JPH06325687A - Negative electrode structure and manufacture thereof - Google Patents

Negative electrode structure and manufacture thereof

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JPH06325687A
JPH06325687A JP30693793A JP30693793A JPH06325687A JP H06325687 A JPH06325687 A JP H06325687A JP 30693793 A JP30693793 A JP 30693793A JP 30693793 A JP30693793 A JP 30693793A JP H06325687 A JPH06325687 A JP H06325687A
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alumina
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tungsten
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昭人 原
Toshiharu Higuchi
敏春 樋口
Toru Yakabe
徹 矢壁
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Abstract

PURPOSE:To improve the mechanical strength of a negative electrode sleeve, and to improve the reliability by forming the black coating film of the inner surface of a negative electrode sleeve from a sintered layer, which is obtained by mixing tungsten and alumina respectively having a specified mean grain diameter at a specific weight ratio. CONSTITUTION:Butyl acetate and nitrocellulose are mixed in the mixture powder, which is obtained by mixing tungsten having a mean diameter at 0.5-2mum and alumina having a mean grain diameter at 0.1-1mum at a weight ratio in a range of 90:10-65:35 to form the slurry. Next, the inner surface of a negative electrode sleeve 15 is coated with this slurry, and dried. Thereafter, the inner surface of the negative electrode sleeve 15 is heated at a predetermined temperature in the vacuum atmosphere to form a blackened layer 23. A negative electrode structure, in which the mechanical strength of the sleeve 15 is higher than that of the element material and which has the excellent reproducibility and a high reliability, is thereby obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、カラー受像管等の電
子管に用いられる陰極構体及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode assembly used in an electron tube such as a color picture tube and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、走査線を増加させて解像度を改善
したカラー受像管や、超高周波対応ディスプレイ管が開
発されている。また、投写管等においても、輝度の向上
が望まれている。これらの用途では、陰極からの放出電
子密度を大幅に増大させる必要がある。ところで、エミ
ッタ含浸型の陰極は、酸化物陰極に比べて大きな電流密
度が得られる。そのため、この含浸型陰極は、これま
で、進行波管、クライストロン等の電子管に用いられて
きた。しかし最近は、含浸型陰極の高電流密度特性を有
効に活用する用途として上記のようなカラー受像管等が
開発されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a color picture tube having an increased number of scanning lines to improve the resolution and a display tube compatible with a super high frequency have been developed. Further, also in a projection tube or the like, improvement in brightness is desired. In these applications, the electron density emitted from the cathode needs to be significantly increased. By the way, an emitter-impregnated cathode can obtain a larger current density than an oxide cathode. Therefore, this impregnated cathode has been used in electron tubes such as traveling wave tubes and klystrons. However, recently, the above-described color picture tube and the like have been developed for the purpose of effectively utilizing the high current density characteristics of the impregnated cathode.

【0003】よく知られるように、含浸型陰極構体は動
作温度が酸化物陰極に比べて約200℃程度も高く、そ
れに伴ってヒータ温度も高く、定格動作時で1250℃
以上にも達する。その結果、ヒータの熱変形やヒータ・
カソード間の耐電圧性能の劣化が生じやすい。そこで、
ヒータから陰極ディスクへの熱伝達効率を上昇させて、
ヒータの温度を低下させる試みが幾つかなされている。
例えば、特開昭61−288339号公報には、陰極ス
リーブの内表面に高融点金属またはその粉末および無機
質結合材を含む黒化層を形成した含浸型陰極構体が提案
されている。すなわちそれは、例えば、タングステン粉
末と酸化アルミニウム即ちアルミナ粉末の混合物をアル
ミナゾル液中に投入したスラリーをタンタル(Ta)ス
リーブの内面に塗布して乾燥させた後、約1600℃の
温度で5分間焼成して黒化層を形成するものである。
As is well known, the impregnated type cathode assembly has an operating temperature higher than that of an oxide cathode by about 200 ° C., and accordingly the heater temperature is also high, and it is 1250 ° C. at the rated operation.
Reach even more. As a result, the heat deformation of the heater and the heater
The withstand voltage performance between the cathodes is likely to deteriorate. Therefore,
By increasing the heat transfer efficiency from the heater to the cathode disk,
Some attempts have been made to reduce the heater temperature.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-288339 proposes an impregnated-type cathode assembly in which a blackening layer containing a refractory metal or its powder and an inorganic binder is formed on the inner surface of the cathode sleeve. That is, for example, a slurry in which a mixture of tungsten powder and aluminum oxide, that is, alumina powder is put into an alumina sol liquid is applied to the inner surface of a tantalum (Ta) sleeve, dried, and then baked at a temperature of about 1600 ° C. for 5 minutes. To form a blackened layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子放出部
を支える陰極スリーブは、電子放出部以外への熱伝導を
抑制して熱効率を向上させるように、肉厚を例えば15
μm〜20μmというように非常に薄く形成される。こ
のように薄い陰極スリーブの内面に上記のような方法で
黒化層を付着させると、強度劣化が著しく、製造中に割
れやクラック等が発生したり、動作中に熱疲労で変形が
生じやすい。とくに、陰極スリーブとしてTa又はTa
合金を使用した場合は、アルミナとTa製スリーブとの
反応により、スリーブ全体に化合物が生成されて強度劣
化が顕著になることが確認された。陰極動作時にこのス
リーブが変形すると、カラー受像管の特性不良、なかん
ずくカットオフ特性の劣化による輝度劣化不良、或いは
色ずれ不良に至る。また、針状のアルミナゾルを使用す
ると、この針状の先端部に電界が集中することによるヒ
ータとスリーブとの間の絶縁不良が生じやすい。
By the way, the cathode sleeve which supports the electron emitting portion has a wall thickness of, for example, 15 so as to suppress heat conduction to the portions other than the electron emitting portion and improve thermal efficiency.
It is formed to be very thin such as μm to 20 μm. When the blackening layer is attached to the inner surface of such a thin cathode sleeve by the above-described method, the strength is remarkably deteriorated, and cracks and cracks are likely to occur during manufacturing, and deformation is likely to occur due to thermal fatigue during operation. . In particular, Ta or Ta as the cathode sleeve
It has been confirmed that when an alloy is used, the reaction between the alumina and the Ta sleeve causes the formation of a compound in the entire sleeve, resulting in significant strength deterioration. If this sleeve is deformed during the operation of the cathode, the characteristic of the color picture tube is deteriorated, and the deterioration of the luminance due to the deterioration of the cut-off characteristic or the color misregistration occurs. In addition, when acicular alumina sol is used, the electric field is concentrated on the acicular tip, so that insulation failure between the heater and the sleeve is likely to occur.

【0005】この発明は、以上のような不都合を解消
し、陰極スリーブの機械的な強度を素材の強度以上に向
上させ得て、再現性に富み且つ信頼性の高い陰極構体及
びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems and improves the mechanical strength of the cathode sleeve beyond the strength of the material, and provides a highly reproducible and highly reliable cathode assembly and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、陰極スリー
ブの内面黒化層が0.5μm以上2μm以下の範囲の平
均粒径のタングステンと、0.1μm乃至1μmの範囲
の平均粒径のアルミナとが、重量比(タングステン:ア
ルミナ)で(90:10)乃至(65:35)の範囲で
混合された焼結層である陰極構体である。
According to the present invention, an inner surface blackening layer of a cathode sleeve has a mean particle size of tungsten in the range of 0.5 μm or more and 2 μm or less and alumina having a mean particle size of 0.1 μm to 1 μm. Is a cathode assembly which is a sintered layer mixed in a weight ratio (tungsten: alumina) in the range of (90:10) to (65:35).

【0007】また、製造方法の発明は、陰極スリーブの
内面に平均粒径が0.5μm以上2μm以下の範囲のタ
ングステンと、平均粒径が0.1μm以上1μm未満の
範囲のアルミナとを、重量比(タングステン:アルミ
ナ)で(90:10)乃至(65:35)の範囲で混合
したスラリーを塗布し、これを非酸化性雰囲気のもとで
1250℃乃至1580℃の範囲の温度で焼結して黒化
層を形成することを特徴とする。
In the invention of the manufacturing method, tungsten having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 2 μm or less and alumina having an average particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1 μm are weighted on the inner surface of the cathode sleeve. Slurry mixed with a ratio (tungsten: alumina) in the range of (90:10) to (65:35) is applied and sintered at a temperature in the range of 1250 ° C to 1580 ° C in a non-oxidizing atmosphere. And a blackened layer is formed.

【0008】[0008]

【作用】この発明によれば、陰極スリーブの機械的な強
度が素材の強度以上に高く、再現性に富み、信頼性の高
い陰極構体が得られる。
According to the present invention, the cathode sleeve has a mechanical strength higher than that of the material, is highly reproducible, and has a high reliability.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明をカラー受像管の電子銃構体
の一部を構成する含浸型陰極構体に適用した例を、図面
を参照して説明する。図1において、符号11は電極支
持用ガラスビード、12は第1制御グリッド、13は電
子放出部であるエミッタ含浸型陰極ディスク、14はデ
ィスク保持用キャップ、15は端部にディスク及びキャ
ップを固定する陰極スリーブ、16は陰極スリーブを支
持する3本のストラップ、17は熱反射用円筒、18は
その支持リング、19は陰極保持用円筒、20は陰極構
体をガラスビードに支持させる支持アーム、21は加熱
用のコイルドコイル型のヒータ、22はヒータ端子をあ
らわしている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to an impregnated type cathode assembly which constitutes a part of an electron gun assembly of a color picture tube will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 11 is an electrode supporting glass bead, 12 is a first control grid, 13 is an emitter impregnated cathode disk which is an electron emitting portion, 14 is a disk holding cap, and 15 is a disk and a cap fixed to an end portion. A cathode sleeve, 16 three straps for supporting the cathode sleeve, 17 a cylinder for heat reflection, 18 a support ring thereof, 19 a cylinder for holding a cathode, 20 a support arm for supporting the cathode structure on a glass bead, 21 Is a coiled coil heater for heating, and 22 is a heater terminal.

【0010】含浸型陰極ディスク13は、空孔率が約2
0%の多孔質タングステン(W)の基体に、電子放射物
質が含浸されたものである。なお、この陰極ディスク1
3の表面には、イリジウム(Ir)−タングステン
(W)合金層が形成されている。また、ヒータ21は、
3%Re−W合金線で構成され、その表面に絶縁物であ
るアルミナがコーティングされている。更にこのアルミ
ナの表面に熱放射特性を良くするためにタングステンと
アルミナの混合物がコーティングされている。そして、
陰極スリーブ15、ディスク保持用キャップ14、及び
3本のストラップ16は、いずれもタンタル(Ta)又
はタンタルを主成分とする合金で構成されている。これ
ら陰極スリーブの内面、陰極キャップの裏面、及びスト
ラップの全面には、図2に拡大して示すように、黒化層
23、24、25がそれぞれ付着されている。
The impregnated cathode disk 13 has a porosity of about 2
A 0% porous tungsten (W) substrate was impregnated with an electron emitting material. In addition, this cathode disk 1
An iridium (Ir) -tungsten (W) alloy layer is formed on the surface of No. 3. Further, the heater 21 is
It is composed of a 3% Re-W alloy wire, and its surface is coated with alumina, which is an insulator. Further, the surface of the alumina is coated with a mixture of tungsten and alumina in order to improve heat radiation characteristics. And
The cathode sleeve 15, the disk holding cap 14, and the three straps 16 are all made of tantalum (Ta) or an alloy containing tantalum as a main component. Blackening layers 23, 24, 25 are attached to the inner surface of the cathode sleeve, the back surface of the cathode cap, and the entire surface of the strap, as shown in an enlarged view in FIG.

【0011】次に、黒化層23、24、25について、
好ましい製造方法を含めて説明する。なお、以下は主と
して陰極スリーブの内面に黒化層を形成する場合を代表
的に説明する。
Next, regarding the blackened layers 23, 24 and 25,
A description will be given including a preferable manufacturing method. The following mainly describes a case where a blackening layer is mainly formed on the inner surface of the cathode sleeve.

【0012】(実施例1)平均粒径が0.9μmのタン
グステン粉末と、平均粒径が0.7μmのアルミナ(A
23 )粉末とを、重量比で80:20とした混
合粉に、酢酸ブチルとニトロセルローズを混合させ、ス
ラリーを作成した。
Example 1 Tungsten powder having an average particle size of 0.9 μm and alumina (A) having an average particle size of 0.7 μm
and l 2 O 3) powder, a mixed powder was 80:20 by weight, by mixing butyl acetate and nitrocellulose to prepare a slurry.

【0013】次に、このスラリーを、外径が1.3m
m、肉厚が20μm、長さが4.2mmのタンタル製陰
極スリーブ15の内面に注入法で塗布し、乾燥させた。
この状態の塗布膜は平均して約10μmの厚さであっ
た。
Next, this slurry was treated to have an outer diameter of 1.3 m.
m, the wall thickness was 20 μm, and the length was 4.2 mm. The inner surface of the cathode sleeve 15 made of tantalum was applied by an injection method and dried.
The coating film in this state had an average thickness of about 10 μm.

【0014】その後、これを、10-6torr以下の真空雰
囲気中で、1250℃乃至1580℃の範囲の温度、例
えば1450℃で、10分間の熱処理を行い、タングス
テン粉末とアルミナ粉末の混合焼結層からなる黒化層2
3を形成した。
Thereafter, this is heat-treated at a temperature in the range of 1250 ° C. to 1580 ° C., for example, 1450 ° C. for 10 minutes in a vacuum atmosphere of 10 −6 torr or less, to mix and sinter tungsten powder and alumina powder. Blackened layer 2 consisting of layers
Formed 3.

【0015】なお、この熱処理温度の設定条件は、以下
の通りにして決定した。すなわち、幅が0.32mm、
厚さが30μm、長さが150mmのタンタル製リボン
の全面に、上記のスラリーを塗布して乾燥させた後、1
-6torr以下の真空中で、温度を1000℃から170
0℃の範囲の種々の温度で、それぞれ10分間焼成し、
黒化層が形成されたリボンを作製した。黒化層の平均的
な厚さは、約10〜15μmである。比較のために、ス
ラリーを塗布しないタンタル製リボンも同時に処理し
た。そして、それぞれの条件で処理したリボンの破断強
度を、引張り試験により調べた。破断加重は、図3に示
す通り、処理温度が約1200℃を超える付近から増加
し、1500℃の処理で最大となり、スラリーを塗布し
ないTaリボンの場合のおよそ2倍となり、それ以上の
処理では急激に低下し1580℃を越えるとスラリーを
塗布しないタンタル製リボンと同等またはそれ以下に、
破断加重が低下するという、意外な事実が確認された。
The conditions for setting the heat treatment temperature were determined as follows. That is, the width is 0.32 mm,
After coating the above slurry on the entire surface of a tantalum ribbon having a thickness of 30 μm and a length of 150 mm and drying it, 1
In a vacuum of 0 -6 torr or less, change the temperature from 1000 ℃ to 170
Firing at various temperatures in the range of 0 ° C. for 10 minutes each,
A ribbon having a blackened layer was produced. The average thickness of the blackening layer is about 10 to 15 μm. For comparison, a tantalum ribbon without the slurry was also treated at the same time. Then, the breaking strength of the ribbon treated under each condition was examined by a tensile test. As shown in FIG. 3, the fracture load increases from around the treatment temperature of over 1200 ° C., becomes maximum at the treatment at 1500 ° C., and becomes about twice as high as that of the Ta ribbon not coated with the slurry. When the temperature drops sharply and exceeds 1580 ° C, it is equivalent to or less than the tantalum ribbon that does not apply slurry,
An unexpected fact was confirmed that the fracture load was reduced.

【0016】これによって、熱処理温度は、1250℃
乃至1580℃の範囲が陰極スリーブの機械的強度を素
材のそれよりも高めるので好ましいことが確認された。
そして、1400℃乃至1550℃の範囲で熱処理し焼
結することによって、とくに強度的に良い結果が得られ
た。このように特定範囲の熱処理温度で陰極スリーブの
機械的強度が素材のそれよりも高まる理由は、基体であ
るタンタル中に黒化層形成材料中の酸素、アルミニウ
ム、あるいはタングステンがタンタル粒界部に微量析出
することにより、基体結晶の異常粗大化や等軸結晶化が
妨げられるためであると推定される。
As a result, the heat treatment temperature is 1250 ° C.
It was confirmed that the range of ˜1580 ° C. is preferable because the mechanical strength of the cathode sleeve is higher than that of the material.
Then, by heat-treating in the range of 1400 ° C. to 1550 ° C. and sintering, particularly good strength results were obtained. The reason why the mechanical strength of the cathode sleeve is higher than that of the material at the heat treatment temperature in the specific range is that oxygen, aluminum, or tungsten in the blackening layer forming material is contained in the tantalum grain boundary part in the tantalum base material. It is presumed that a small amount of precipitation hinders abnormal coarsening of the base crystal and equiaxed crystallization.

【0017】次に、上記した熱処理温度範囲が他の性能
の評価でも適正であるかどうかを調べるため、黒化層を
形成したリボンの表面硬度や、破断部の走査型電子顕微
鏡観察を行うとともに、実際に陰極スリーブを製作して
含浸型陰極構体に組立てる際の組立て性を評価した。さ
らに完成した含浸型陰極構体を、カラー受像管に組込
み、寿命試験中の熱疲労特性を調べた。
Next, in order to examine whether the above-mentioned heat treatment temperature range is appropriate for other performance evaluations, the surface hardness of the ribbon having the blackened layer and the broken portion are observed with a scanning electron microscope. Assembling property when actually manufacturing a cathode sleeve and assembling it into an impregnated cathode structure was evaluated. Further, the completed impregnated-type cathode assembly was incorporated into a color picture tube, and the thermal fatigue characteristics during the life test were investigated.

【0018】その結果を表1に整理した。この表1に示
した結果について、更に詳しく述べる。すなわち、硬度
は、黒化処理したサンプルから黒化物を機械的に剥した
後、表面のビッカース硬度を測定した。その結果、熱処
理温度が1200℃から硬度が徐々に上昇し、1580
℃を越えると急激に上昇し、1600℃以上の処理温度
では急激に脆くなることがわかった。
The results are summarized in Table 1. The results shown in Table 1 will be described in more detail. That is, the hardness was measured by mechanically peeling the blackened material from the blackened sample and then measuring the Vickers hardness of the surface. As a result, the heat treatment temperature gradually increases from 1200 ° C. to 1580
It was found that the temperature rises sharply when the temperature exceeds ℃, and becomes brittle at the processing temperature of 1600 ℃ or higher.

【0019】また、破断部の走査型電子顕微鏡観察から
は、黒化処理したサンプルの場合は、1580℃以下の
熱処理温度のものは結晶の伸びを伴なった延性破断の形
態をしていることがわかった。それに対し、熱処理温度
が1600℃を越えたものでは、粒界で破断をしてお
り、脆性破断に至っていることが確認された。タングス
テン、アルミナの粒径は焼結前後ではほとんど変わらな
かった。
According to the scanning electron microscope observation of the fractured portion, in the case of the blackened sample, the one having a heat treatment temperature of 1580 ° C. or lower has a ductile fracture form accompanied by crystal elongation. I understood. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeded 1600 ° C., it was confirmed that fracture occurred at the grain boundary, leading to brittle fracture. The particle diameters of tungsten and alumina remained almost unchanged before and after sintering.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】さらに、組立て性の評価は、組立装置の治
具を陰極スリーブの内側に挿入したときの黒化層の剥が
れの発生有無、及び陰極ディスクを陰極スリーブの開口
端部の内側に圧入するときの陰極スリーブの割れの発生
有無等で評価した。また、熱疲労特性は、カラー受像管
の寿命試験中のカットオフ電圧の変化を調査した。一般
に受像管では、第1グリッドと陰極表面との間の間隔寸
法が何らかの原因で変化すると、カットオフ電圧が変化
し、陽極電流が変化する。陰極をカラー受像管に使用し
た場合、赤、緑、青それぞれの電子銃のカットオフ電圧
は均等であるように調整される。しかしながら、カラー
受像機を長時間使用していくと、陰極構成材料が熱疲労
により変形し、第1グリッドと陰極表面との間の間隔寸
法に変化が起こる。この寸法変化は、赤、緑、青それぞ
れの電子銃で一定でないのが普通であるため、蛍光面に
入射する電子ビーム電流が変化し、色ずれを起こす。
又、輝度劣化も起こる。そこで、熱処理温度を種々変え
た場合の陰極スリーブの熱疲労による寸法変化を、カラ
ー受像管の陰極加熱放冷試験により確認した。この試験
条件は、カソードの到達温度が約1150℃となるよう
に印加電圧を定め、5分オン、10分オフで、繰り返し
試験を行った。陰極表面と第1グリッドの寸法変化がカ
ットオフ電圧の変化量とほぼ比例するため、カットオフ
電圧の変化量を測定することで比較的精度良くスリーブ
の熱疲労による変形が測定できる。カットオフ電圧の変
化は、オン、オフを4000回繰り返した後の結果で判
断した。
Further, the assembling property is evaluated by checking whether or not peeling of the blackening layer occurs when the jig of the assembling apparatus is inserted inside the cathode sleeve, and by pressing the cathode disk inside the opening end of the cathode sleeve. At this time, the cathode sleeve was evaluated for cracks. As for the thermal fatigue characteristics, changes in the cutoff voltage during the life test of the color picture tube were investigated. Generally, in a picture tube, when the distance between the first grid and the cathode surface changes for some reason, the cutoff voltage changes and the anode current changes. When the cathode is used in a color picture tube, the cutoff voltages of the red, green and blue electron guns are adjusted to be equal. However, when the color image receiver is used for a long time, the cathode constituent material is deformed due to thermal fatigue, and the distance dimension between the first grid and the cathode surface is changed. Since this dimensional change is usually not constant in each of red, green, and blue electron guns, the electron beam current incident on the phosphor screen changes, causing color shift.
In addition, brightness deterioration also occurs. Therefore, a dimensional change due to thermal fatigue of the cathode sleeve when various heat treatment temperatures were changed was confirmed by a cathode heating and cooling test of a color picture tube. Under these test conditions, the applied voltage was set so that the temperature reached by the cathode was about 1150 ° C., and the test was repeated for 5 minutes on and 10 minutes off. Since the dimensional changes of the cathode surface and the first grid are approximately proportional to the change amount of the cutoff voltage, the deformation of the sleeve due to thermal fatigue can be measured relatively accurately by measuring the change amount of the cutoff voltage. The change in the cutoff voltage was judged based on the result after repeating ON and OFF 4000 times.

【0022】表1から明らかなように、このカットオフ
電圧の変動の程度からも、黒化層形成の熱処理温度は1
250℃から1580℃の範囲が良好な特性を示すこと
が確認された。
As is clear from Table 1, the heat treatment temperature for forming the blackening layer is 1 because of the degree of variation in the cutoff voltage.
It was confirmed that the range of 250 ° C to 1580 ° C showed good characteristics.

【0023】(実施例2)黒化に使用するタングステン
粉末とアルミナ粉末の粒径を種々変えて組み合わせたサ
ンプルを製作し、評価した。使用したタングステン粉末
の平均粒径は、0.1μm、0.5μm,0.9μm,
2μm,3μm,5μm及び10μmの7種類を用意し
た。また、アルミナ粉末は、アルミナ微粉(平均直径が
約0.01μm,長さが約0.1μm),平均粒径が
0.1μm,0.3μm,0.5μm,0.6μm,
0.8μm,1.0μm,2μm,及び5μmの、合計
9種類を用意した。なお、スラリーの乾燥後の被膜の熱
処理温度は、全て1450℃とし、処理雰囲気は同等真
空度の真空とした。各粉末の種々の組み合わせによる試
験の結果を表2に示した。
(Example 2) Samples were prepared by combining tungsten powder and alumina powder used for blackening with different particle sizes, and evaluated. The average particle diameter of the used tungsten powder is 0.1 μm, 0.5 μm, 0.9 μm,
Seven types of 2 μm, 3 μm, 5 μm and 10 μm were prepared. Alumina powder is fine alumina powder (average diameter is about 0.01 μm, length is about 0.1 μm), average particle size is 0.1 μm, 0.3 μm, 0.5 μm, 0.6 μm,
A total of nine types of 0.8 μm, 1.0 μm, 2 μm, and 5 μm were prepared. The heat treatment temperature of the coating after drying the slurry was 1450 ° C., and the treatment atmosphere was a vacuum of the same vacuum degree. The results of the tests with various combinations of each powder are shown in Table 2.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】この評価は、熱処理後の黒化層の付着強度
の度合いと、ヒータ及びカソード間の耐電圧を測定し
た。黒化層の付着強度は、先端の尖った針で塗布膜を引
っ掻き、その時の剥がれ状態で付着強度の度合いを判断
した。また、耐電圧は、それぞれのサンプルを各5個づ
つ含浸型陰極構体として組立て、更にそれぞれを受像管
にして、ヒータ及びカソード間に直流電圧を印加し、放
電する電圧を測定し、評価した。なお、この試験は、ヒ
ータ加熱電圧を定格の1.1倍として評価した。
In this evaluation, the degree of adhesion strength of the blackened layer after the heat treatment and the withstand voltage between the heater and the cathode were measured. Regarding the adhesion strength of the blackened layer, the degree of the adhesion strength was judged by scratching the coating film with a needle having a sharp tip and peeling at that time. The withstand voltage was evaluated by assembling five samples of each sample as an impregnated type cathode assembly, further using each of them as a picture tube, applying a DC voltage between the heater and the cathode, and measuring the discharging voltage. In this test, the heater heating voltage was evaluated as 1.1 times the rated value.

【0026】表2から明らかなように、付着強度及び耐
電圧の点で、タングステン粉末の平均粒径は0.5μm
以上2μm以下の範囲が好適であることが裏付けられ
た。一方、アルミナ粉末は、その平均粒径が0.1μm
以上1μm未満の範囲が好適であることが裏付けられ
た。なお、アルミナ微粉を用いたサンプルが耐電圧性能
が著しく劣っている理由は、先端が尖った形状のアルミ
ナを用いたため、その微粒子の先端に電界が集中するた
めに放電しやすいためであると考えられる。
As is clear from Table 2, the average particle size of the tungsten powder is 0.5 μm in terms of adhesion strength and withstand voltage.
It was proved that the above range of 2 μm or less is suitable. On the other hand, alumina powder has an average particle size of 0.1 μm.
It was confirmed that the above range of less than 1 μm is suitable. The reason why the sample using the alumina fine powder is significantly inferior in the withstand voltage performance is considered to be that the electric field is concentrated on the tips of the fine particles due to the use of the alumina having the sharp tips, and thus the discharge is likely to occur. To be

【0027】(実施例3)これは、陰極スリーブの内
面、及びストラップの全表面を黒化した含浸型陰極構体
である。陰極スリーブの内面に黒化層を形成する方法
は、上記の実施例で説明した方法を採用した。そして、
ストラップは、その幅が0.2mm、厚さが0.02m
mのタンタル製である。このストラップ材の全面に、平
均的な厚さが3μmの黒化層を形成した。使用したタン
グステン粉末の平均粒径は、0.9μm、アルミナ粉末
の平均粒径は、0.6μmとした。スラリー塗布、乾燥
後の真空中での焼結温度は、1450℃とした。
(Embodiment 3) This is an impregnated type cathode assembly in which the inner surface of the cathode sleeve and the entire surface of the strap are blackened. As the method of forming the blackening layer on the inner surface of the cathode sleeve, the method described in the above embodiment was adopted. And
The strap has a width of 0.2 mm and a thickness of 0.02 m.
It is made of m. A blackened layer having an average thickness of 3 μm was formed on the entire surface of this strap material. The tungsten powder used had an average particle size of 0.9 μm, and the alumina powder had an average particle size of 0.6 μm. The sintering temperature in vacuum after the slurry was applied and dried was 1450 ° C.

【0028】このようにして製作した含浸型陰極構体
を、受像管に組込み、寿命試験中のカットオフ電圧の変
化を調査した。評価条件は、上述(実施例1)と同じで
ある。その結果を表3に示す。
The impregnated-type cathode assembly thus manufactured was incorporated into a picture tube, and changes in the cutoff voltage during the life test were investigated. The evaluation conditions are the same as those described above (Example 1). The results are shown in Table 3.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】表3から明らかなように、ストラップにも
黒化層を形成することにより、ストラップの機械的な強
度が素材のそれよりも向上するため、カットオフ電圧の
変化を小さくすることができた。
As is clear from Table 3, by forming the blackening layer also on the strap, the mechanical strength of the strap is improved as compared with that of the material, so that the change in the cutoff voltage can be reduced. It was

【0031】(実施例4)この実施例も、陰極スリーブ
内面にタングステン粉末及びアルミナ粉末を用いて黒化
層を形成した含浸型陰極構体の場合である。そして、黒
化に使用するタングステン粉末とアルミナ粉末の重量比
を種々変えたサンプルを作製し評価した。すなわち、使
用したタングステン粉末の平均粒径は、0.9μm、ア
ルミナ粉末は、0.8μmである。スラリー塗布、乾燥
後の熱処理温度は、全て1500℃とし、真空雰囲気中
で10分間の熱処理をした。
(Embodiment 4) This embodiment is also a case of an impregnated cathode assembly in which a blackening layer is formed on the inner surface of the cathode sleeve by using tungsten powder and alumina powder. Then, samples having various weight ratios of tungsten powder and alumina powder used for blackening were prepared and evaluated. That is, the average particle diameter of the used tungsten powder is 0.9 μm, and that of the alumina powder is 0.8 μm. The temperature of heat treatment after the slurry was applied and dried was 1500 ° C., and heat treatment was performed for 10 minutes in a vacuum atmosphere.

【0032】この実施例での評価は、熱処理後の黒化層
の外観色、付着強度およびカソード温度が1100℃と
なるヒータ温度をそれぞれ測定した。黒化層の付着強度
は、被膜を先端が尖った針で引っ掻き、その時の剥がれ
状態で付着強度の度合いを評価した。また、カソード温
度の測定は、それぞれのサンプルを含浸型陰極構体に組
立てた後、ヒータを挿入したダミー管を作製して行なっ
た。その結果を、表4に示す。
In the evaluation in this example, the appearance color of the blackened layer after heat treatment, the adhesion strength, and the heater temperature at which the cathode temperature reached 1100 ° C. were measured. Regarding the adhesion strength of the blackened layer, the degree of the adhesion strength was evaluated by scratching the film with a needle having a sharp tip and peeling at that time. Further, the cathode temperature was measured by assembling each sample into the impregnated cathode structure and then producing a dummy tube into which a heater was inserted. The results are shown in Table 4.

【0033】[0033]

【表4】 [Table 4]

【0034】表4から明らかなように、黒化層の付着強
度、カソード温度特性の点で、タングステン粉末とアル
ミナ粉末との重量比(タングステン:アルミナ)は、
(90:10)乃至(65:35)の範囲が好適である
ことが裏付けられた。そしてとくに、これらタングステ
ンとアルミナとの重量比(タングステン:アルミナ)
は、(70:30)乃至(85:15)の範囲でより一
層良好な性能が得られることが確認された。
As is clear from Table 4, the weight ratio of tungsten powder and alumina powder (tungsten: alumina) is as follows in terms of adhesion strength of the blackening layer and cathode temperature characteristics.
It was confirmed that the range of (90:10) to (65:35) is preferable. And especially, the weight ratio of these tungsten and alumina (tungsten: alumina)
It was confirmed that even better performance was obtained in the range of (70:30) to (85:15).

【0035】(他の実施例)上記実施例では、陰極スリ
ーブ及びストラップ材として、タンタル(Ta)材を使
用した場合について述べた。しかしそれに限らず、例え
ば10重量%のWを含むTaを主成分とするTa合金
や、2.5重量%のWを含むTaを主成分とするTa合
金であっても同様の効果があった。また、40重量%の
Nbを含むTa合金であってもよい。更にまた、この陰
極スリーブはNbでも良く、或いはUSP4820954で知られ
るようなNbを主体としてこれにTi,Zr,Hf,
V,Ta,Mo,またはWの中から選んだ少なくとも1
つを、合わせて15重量%以下含む合金でも良い。
(Other Embodiments) In the above embodiments, the case where the tantalum (Ta) material is used as the cathode sleeve and the strap material has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a Ta alloy containing Ta as a main component containing 10% by weight of W or a Ta alloy containing Ta as a main component containing 2.5% by weight of W had the same effect. . Further, it may be a Ta alloy containing 40% by weight of Nb. Furthermore, this cathode sleeve may be Nb, or it is mainly composed of Nb as known from USP4820954, and Ti, Zr, Hf,
At least 1 selected from V, Ta, Mo, or W
One of them may be an alloy containing 15% by weight or less in total.

【0036】また、上記実施例では、陰極スリーブ及び
ストラップ材に黒化層を形成した場合について述べた
が、ディスク保持用キャップの裏面に黒化層25を形成
してもよく、それによれば陰極構体の強度の向上のみな
らずキャップを通しての熱伝達効果の増大によるヒータ
温度の低減効果が一層高まる。
In the above embodiment, the case where the blackening layer is formed on the cathode sleeve and the strap material has been described, but the blackening layer 25 may be formed on the back surface of the disk holding cap. Not only the strength of the structure is improved, but also the effect of reducing the temperature of the heater by the increase of the heat transfer effect through the cap is further enhanced.

【0037】なおまた、この発明は含浸型陰極構体に限
らず、他の傍熱型陰極や、直熱型陰極等にも適用可能で
ある。さらにまた、タングステン粉末及びアルミナ粉末
の他に他の耐熱性粉末を数重量%以下含んでもよい。
The present invention is not limited to the impregnated cathode structure, but can be applied to other indirectly heated cathodes, directly heated cathodes and the like. Further, in addition to the tungsten powder and the alumina powder, other heat resistant powder may be contained by several wt% or less.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
陰極スリーブの機械的な強度が素材の強度以上に高く、
再現性に富み、信頼性の高い陰極構体が得られる。
As described above, according to the present invention,
The mechanical strength of the cathode sleeve is higher than the strength of the material,
A highly reliable cathode assembly with high reproducibility can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す縦断面図。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】熱処理温度と破断加重との関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between heat treatment temperature and fracture load.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13…含浸型陰極ディスク 14…ディスク保持用キャップ 15…陰極スリーブ 21…ヒータ 23、24、25…黒化層 13 ... Impregnated cathode disk 14 ... Disk holding cap 15 ... Cathode sleeve 21 ... Heater 23, 24, 25 ... Blackening layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢壁 徹 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Toru Yabei 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock Company Toshiba Horikawa-cho Factory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内面が黒化された陰極スリーブと、該陰
極スリーブの端部に直接又は保持体を介して設けられた
電子放出部と、上記陰極スリーブの内側に挿入された加
熱ヒータとを具備する陰極構体において、 上記陰極スリーブの内面黒色被膜は、平均粒径が0.5
μm以上2μm以下の範囲のタングステンと、平均粒径
が0.1μm以上1μm未満の範囲のアルミナとが、重
量比(タングステン:アルミナ)で(90:10)乃至
(65:35)の範囲で混合された焼結層であることを
特徴とする陰極構体。
1. A cathode sleeve having a blackened inner surface, an electron emitting portion provided at an end portion of the cathode sleeve directly or through a holding body, and a heater inserted inside the cathode sleeve. In the provided cathode assembly, the black coating on the inner surface of the cathode sleeve has an average particle size of 0.5.
Tungsten in the range of μm or more and 2 μm or less and alumina in the range of average particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm are mixed in a weight ratio (tungsten: alumina) of (90:10) to (65:35). A cathode assembly, which is a sintered layer.
【請求項2】 上記陰極スリーブがタンタル又はタンタ
ルを主成分とする合金、もしくはニオブまたはニオブを
主成分とする合金からなることを特徴とする請求項1記
載の陰極構体。
2. The cathode assembly according to claim 1, wherein the cathode sleeve is made of tantalum, an alloy containing tantalum as a main component, or niobium or an alloy containing niobium as a main component.
【請求項3】 タングステンとアルミナとの重量比(タ
ングステン:アルミナ)は、(70:30)乃至(8
5:15)の範囲である請求項1記載の陰極構体。
3. The weight ratio of tungsten to alumina (tungsten: alumina) is (70:30) to (8).
The cathode assembly according to claim 1, which is in the range of 5:15).
【請求項4】 電子放出部が直接又は保持体を介して設
けられる陰極スリーブの内面に黒色被膜を形成する陰極
構体の製造方法において、上記陰極スリーブの内面に、
平均粒径が0.5μm以上2μm以下の範囲のタングス
テンと、平均粒径が0.1μm以上1μm未満の範囲の
アルミナとを、重量比(タングステン:アルミナ)で
(90:10)乃至(65:35)の範囲で分散溶液体
に混合した懸濁液を塗布し、これを非酸化性雰囲気中で
1250℃乃至1580℃の範囲の温度で焼結して黒色
被膜を形成することを特徴とする陰極構体の製造方法。
4. A method of manufacturing a cathode assembly, wherein an electron emitting portion is provided directly or via a holding body with a black coating formed on the inner surface of the cathode sleeve.
A weight ratio (tungsten: alumina) of tungsten having an average particle size of 0.5 μm or more and 2 μm or less and alumina having an average particle size of 0.1 μm or more and less than 1 μm is (90:10) to (65: 35) A suspension mixed with the dispersion solution is applied in the range of 35), and this is sintered in a non-oxidizing atmosphere at a temperature in the range of 1250 ° C to 1580 ° C to form a black coating film. Method of manufacturing cathode assembly.
【請求項5】 上記陰極スリーブがタンタル又はタンタ
ルを主成分とする合金、もしくはニオブまたはニオブを
主成分とする合金からなることを特徴とする請求項4記
載の陰極構体の製造方法。
5. The method of manufacturing a cathode structure according to claim 4, wherein the cathode sleeve is made of tantalum, an alloy containing tantalum as a main component, or niobium or an alloy containing niobium as a main component.
【請求項6】 焼結する温度は、1400℃乃至155
0℃の範囲の温度である請求項4記載の陰極構体の製造
方法。
6. The sintering temperature is 1400 ° C. to 155 ° C.
The method for manufacturing a cathode assembly according to claim 4, wherein the temperature is in the range of 0 ° C.
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