JPS60264019A - 含浸型陰極構体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は含浸型陰極構体の製造方法に関するものである
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の製造方法により製造された含浸型陰極構体な第１
図により説明する。

即ち、陰極基体（１）はカップ（２）内に固定され、こ
のカップ（２）は陰極スリーブ（３）の頂部に嵌入され
たのち、溶接点０υで溶接固定されている。この陰極ス
リーブ（３）の底部近傍には例えば１２０°の間隔で陰
極支持体（４）の一端部が溶接点醤で溶接固定され、他
端部は陰極支持筒（５）の肩部（５１）に溶接点（１階
で溶接固定されている。

上述した陰極基体（１）は粒径が３乃至１０μｍのタン
グステン粉末を圧縮成形したのち、還元性雰囲気中で焼
結して得られた基体金属部材にＢａＯ。

ＡＩ’２”ｓ　、　ＣａＯよりなる電子放射物質を高温
の還元性雰囲気中で解融含浸させて得られるものである
。

この基体雀属（１）は普通可及的に太く、例えば外径５
０１１１１位に形成した多孔質タングステン製の焼結体
を薄板に切削加工し、この薄板に電子放射物質を含浸さ
せ、次いで放電加工あるいはレーザ加工等で所要外径寸
法に抜き取り加工することによって一枚の薄板から多数
の円板状体を量産的に製造している。

第１図に示す陰極基体（１）の寸法は外径１．５霧、厚
さ０．６■である。

カップ（２）は肉厚２５μｍのタンタル板をプレス成形
して得られたものであり、このカップ（２）を使用する
主目的は、陰極基体（１）から熱蒸発によって飛散する
電子放射物質が陰極スリーブ（３）中に装着される図示
しないヒータに付着することを防止するために設けられ
ている。

陰極スリーブ（３）は肉厚２５μｍのタンタル板を加工
したものでちる。

陰極支持体（４）は肉厚０．０５　ｆｉ、幅０．７ｍの
タンタル製リボンで出来ている。

陰極支持筒（５）は、肉厚０．１２５ｗのＦｅ−Ｎ１−
Ｃｏ合金板をプレス成形して製作されている。

このようにして形成された陰極構体は次のような理由に
よって製造工程中に溶接不良が多く発生し、また寿命試
験時にも溶接点αυの箇所で陰極基体がはがれるという
不具合が発生することがちった。

即ち、陰極基体（１）、カップ（２）及び陰極スリーブ
（３）がいずれも高融点釜属で形成されているために、
酸化物陰極構体に使用されているニッケル材のように容
易に溶接できない。

この理由は、溶接電極材として使用する鋼材の融点が陰
極基体（Ｉ）、カップ（２）及び陰極スリップ（３）の
材料の融点より極端に低いため、溶接時に強大な電流を
處すと溶接電極が溶融するため溶接部を完全に溶融させ
ることが難かしいためである。

更に陰極基体（１）は融点が５ｓ７ｏｃのタングステン
材で形成され、カップ（２）及び陰極スリーブ（３）は
融点２９４０Ｃのタンタル材で形成されているために、
この部分を溶接するためには少なくとも片方の金属の融
点以上に溶接部を加熱する必要がある。

しかるに陰極基体（１）には電子放射物質が含浸されて
いて、この電子放射物質は融点が約１８００Ｃであるの
で、溶接時に溶融して溶接面に多量に析出し、カップ（
２）の側面にまで付着することが多かった。

従ってこのような含浸型陰極構体を装着した電子管を動
作させたときには、異常蒸発源となって電極間リーク等
が発生して特性の低下を来たすという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、
陰極基体とカップ及び陰極基体と、カップと、陰極スリ
ーブとが良好に溶接固着されて高品位に保持されること
が可能な含浸型陰極構体の製造方法を提供することを目
的としている。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は高融点並属製カップの内底面にモリブデ
ンとレニウムの混合粉末を有機バインダで混練した接合
材を載置する工程と、カップ内に電子放射物質が含浸さ
れた陰極基体を圧入装着する工程と、カップの外底面側
からレーザ光の照射により接合材を溶融してカップの内
底面と前記陰極基体を固着する工程とを少くとも具備す
ることを特徴とする含浸型陰極構体の製造方法であり、
高融点金属がレニウムとモリブデンの合金またはレニウ
ムであることを実施態様としている。

〔発明の実施例〕

次に本発明の一実施例を第２図乃至第７図（二より説明
する。但し、第１図と同一符号は同一部を示す。

先ず、第２図に示すように、粒径が８乃至１０μｍのタ
ングステン粉末を圧縮成形してのち、還元性雰囲気中で
焼結して得られた基体金属部材にＢ　ａｏ。

ｋＡｔｏｓ　、　ＣａＯより成る電子放射物質を高温の
還元性雰囲気中で溶融含浸して陰極基体（１）を作る。

この陰極基体（１）の寸法は外径１．５ｍ、厚さ０．５
鱈である。

図（＝おいて（１，）を表面、（１りを底面、（１，）
を側壁と呼ぶ。

次に第３図に示すように肉厚２５μｍの５０Ｒｅ−Ｍ。

合金板をプレス成形して直径約１．５ｍ、高さ０．５１
１１１１のカップ働を作る。図において（２２１）を内
底面、（２２ｔ）を外底面、（２２ｇ）を内側壁と呼ぶ
。

次に第４図に示すようにカップ（２）内底面（２２１）
にモリブデンとレニウムの混合粉末を有機バインダで混
練した接合材（財）を載置する。

次に、第５図に示すようにカップ（２擾内に陰極基体（
１）を挿入し、ポンチｅｏａ、ダイス（ト）よりなる加
圧治具に入れ、矢印（ロ）または矢印４３４）、Ｇ！１
９方向から加圧し、接合材（財）を流動させ、カップ（
社）と陰極基体（１）の隙間部即ち、カップ（２）の内
底面及び内側壁と陰極基体（１）の底面及び側壁間に完
全に浸入させるように陰極基体（１）をカップ（社）に
圧入装着させる。

次（二第６図に示すように加圧治具から取り出したのち
、カップ（２擾の外底面（２２り側からレーザ光（至）
を照射し、接合材（ロ）を溶融してカップ（２２の内底
面と基体金属（２優とを接合材（２）を介して複数点で
レーザ溶接して固着する。後述するカップ（社）と隘極
スリーブとのレーザ溶接の時には基体金属（１）の円周
に沿って５乃至１０点とする。

この固着された部分近傍は第７図に拡大して示すように
なっている。

即ち、レーザ光（至）を照射することによって図中破線
（４１）で示される領域が高温に加熱される。このため
融点２５５０Ｃの５０Ｒｅ−Ｍｏ製のカップ（２功が溶
融する。これと同時に接合材（財）が溶融する。この場
合、接合材（至）はモリブデンとレニウムの混合粉末を
主成分としているので加熱によりＭｏ−Ｒｕ合金となり
、この材料の融点はカップ（２）の材料である５０Ｒｅ
−Ｍ。

材の融点より６００Ｃ低い１９５０Ｃの融点をもってい
るため、レーザ光（ト）の照射による溶融面積は広くな
る。このため陰極基体（１）の温度上昇速度が大きくな
るし、また陰極基体（１）の熱平衡状態での温度を高く
することができる。実験によれはレーザ光（至）の照射
エネルギーを０．４Ｊとした場合カップ四の溶融面積が
０．０７−であったのに対し、接合材−の溶融面積は０
．１５−であり、約２倍の接合面積とすることができた
。

更にレーザ光（ト）のエネルギーは陰極基体（１）内に
も破線（４１）で示される領域にも入るため、陰極基体
（１）を構成している多孔質タングステン材は粒子間結
合力が弱いため、熱歪によってクラック（６）を生じる
ことがあるが、接合材（ハ）が融点の低いＭｏ−Ｒｕ合
金となっているので、このＭｏ−Ｒｕ合金がクラックα
りを埋めることができ、この部分の固着は確実となる。

次に、上述した製造方法により形成された基体極構体を
第８図により説明する。

即ち、カップガを肉厚２５μｍの５０Ｒｅ−Ｍｏ合金板
を丸めて加工した陰極スリーブ（至）の頂部に嵌入し、
この陰極スリーブ（ハ）の外方からレーザ光を照射し、
複数の溶接点（至）で溶接する。この場合、カップ（ハ
）の内側壁と基体並用（１）の側壁との間には接合材＠
があるので前記した基体並用（１）とカップ＠どの固着
時と同様に基体金属（１）の側壁も同時にカップ（社）
の内側壁に固着することができる。

次に陰極スリーブ（ハ）の底部近傍に例えば１２ｏ°間
隔で肉厚０．Ｑ　５　ｊ＋Ｒ、幅０．７胴のタンタル製
リボンからなる陰極支持体（４）の一端部をレーザ光の
照射による溶接点（４）で溶接固定し、陰画支持体（４
）の他端部は、肉厚０．１２５調のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金板をプレス成形して製作した陰極支持体（５）の肩部
（５Ｉ）にレーザ光の照射による溶接点勾で溶接固定し
て含浸型陰極構体を完成する。

前述した実施例ではカップ働及び陰極スリーブ（ハ）に
Ｒｅ系材料を用いたが、これはＲｅ釡属またはＲｅ系合
金はダクテイリテイが良いため、薄肉材でかつ溶融する
場合には従来例のタンタル材よりも好ましい材料である
からである。

また前述した実施例ではカップ（２）を５０Ｒｅ−Ｍｏ
　材で製造したが、これに限定されるものではなく、Ｒ
ｅ金属であっても同様な結果が得られるがＲｅ金属は価
格が高いこと融点（ＢｌｓＯＵ）が高い難点がある。

〔発明の効果〕

上述のように陰極基体とカップとの間にモリブデンとレ
ニウムを主成分とする接合材を加圧挿入し、レーザ光の
照射により固着させた含浸型陰極構体には次のような効
果があり従来の不具合が除去される。

第１にカップの材料であるＲｅまたは５０Ｒｅ−Ｍ。

材の融点より低い接合材を使用しているためレーザ光の
照射による溶融面積が接合材部の方が大きくなる。この
ため確実な溶接ができ、かつ熱の伝導面積が広くなるた
め陰極基体の温度上昇速度が速くなり、また陰極基体の
熱平衡状態での温度を高くすることができる。即ち上述
したように実施例によればレーザ光の照射エネルギーを
０．４Ｊとした時カップ部の溶融面積はｏ、６７　ｍｉ
ｘ、接合材部の溶融面積は０．１５−と約２倍の接合面
積になる。

更に、温度上昇特性について従来と本発明のものを比較
すると、ヒータ印加後、陰極基体の温度が５００Ｃに到
達する時間は従来のものが８秒であったのに対し、本発
明のものは７秒である。

次に定格ヒータ電力（例えば１．８９　Ｗ　）をヒータ
から入力した場合の陰極基体の温度を比較してみると、
従来のものが１０００Ｃであったのに対し、本発明のも
のは１０２０Ｃであり、かつ本発明のものは溶接部が確
実であるため、個々の温度のばらつきも約半分におさえ
ることができた。

第２にカップと陰極基体の固着が確実となる。

これを確認するため陰極構体を真空管に組込み、ヒータ
を断続させる寿命試験を行なった。このヒータの断続は
クラック発生部は熱変形のため、さらに大きなりラック
となり、陰極基体をはがし、カップからの熱伝達の低下
による陰極温度の低下を見るためである。その結果従来
のものは（資）乃至５０　Ｃ変化したが、本発明のもの
は、はとんど変化しなかった。

第８に、従来は溶接時に接合部近傍が非常に高い温度に
加熱されるため、陰極基体中に含浸された電子放射物質
が表面に露出することがあったが、本発明ではレーザ光
の入射エネルギーが少くてすむので表面に露出すること
が極めて少ない。従って動作時に異常蒸発物が発生しな
いので、電極間リークなどの不具合を生じることなく、
極めて安定した特性が得られた。

第４に有機バインダで混練した接合材を加圧治具で圧着
させる方法を採用しているため陰極基体とカップとを完
全に接合材で密着させた状態でレザ溶接することにより
固着は確実である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の製造方法による含浸型陰極構体の一部切
欠斜視図、第２図乃至第８図は本発明の含浸型陰極構体
の製造方法を工程順に示す図であり、第２図は陰極基体
を示す斜視図、第８図はカップを示す斜視図、第４図は
カップの内底面に接合材を載置した状態を示す断面図、
第５図は加圧治具でカップ内に陰極基体を圧入装着する
工程を示す説明用断面図、第６図はカップの外底面から
レーザ光を照射する工程を示す断面図、′ＮＩＪ７図は
８ｇ６図の要部拡大説明図、第８図は組立てられた含浸
型陰極構体の一部切欠斜視図である。 １・・・陰極基体　２．２２・・・カップ８．２３・・
・陰極スリーブ　４・・・陰極支持体５・・・陰極支持
筒　１１．１２．１３．２５．２６．２７・・・溶接点
Ｕ・・・接合材　３１．３２・・・ポンチお・・・ダイ
ス　３６・・・レーザ光 ４２・・・クラック 代理人　弁理士　井　上　−男 第　１　図 第　２１！Ｉ　第　３　図 第　、□　第　５　１ 第　８　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　高融点金属製カップの内底面にモリブデンとレ
   ニウムの混合粉末を有機バインダで混練した接合材を載
   置する工程と、前記カップ内に電子放射物質が含浸され
   た陰極基体を圧入装着する工程と、前記カップの外底面
   側からのレーザ光の照射により前記接合材を溶融して前
   記カップの内底面と前記陰極基体を固着する工程とを少
   くとも具備することを特徴とする含浸型陰極構体の製造
   方法。
2. （２）高融点金属製カップがレニウムとモリブデンの合
   金またはレニウムであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の含浸型陰極構体の製造方法。