JPS63277749A - 陰極線管の電極部品の表面処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、陰極線管の内部に組み込まれる電極部品、
たとえば、色選別電極であるシャドウマスク、電子銃を
構成する電極などの熱放散を良くするための表面処理方
法に関するものである。

［従来の技術Ｊ 以下、シャドウマスクを例に、従来の技術を説明する。

シャドウマスクの製造方法については、株式会社産報の
電子科学１８６４年Ｖａｔ　１４／　Ｎｏ９　、３６頁
および３９〜４０頁に示され、また１日経エレクトニク
スＩＨ４、１，２，８４〜８５頁に示されている。

ところで、陰極線管は、第５図に示すように、皿状のガ
ラス容器であるパネル（１０）と、電子ビームを発射す
る電子銃（１１）を内蔵しているロート状のファンネル
（１２）とからなり、パネル（ｌＯ）とファンネル（１
２）との間にシャドウマスク（１３）が介在され、パネ
ル（ｌＯ）に支持部によって保持されている。

このシャドウマスク（１３）は、第６図に示すように、
ｂ、１５〜０．２５ｍｍ純鉄板（以下、ｒＦｅ材」とい
う）の基体（！４）に、丸形もしくは長方形の電子ビー
ム通過孔（ｉ５）を形成したもので、平坦な形状である
フラットマスクを熱処理（水素雰囲気中で７００〜９２
０℃）シ、歪取りしてからパネル（１０）　（第５図）
の内面に沿う球面形状にプレス加工し、洗浄したのち、
その表面に、黒錆（Ｆｅ３０４）の被膜を形成するため
の黒化処理が施される。この黒化処理は、まずプレス加
工時に付着した油の脱脂を完全に行なった後、硫化ニッ
ケルにより黒化する方法、アルカリ溶融塩に浸漬して黒
化する方法、重クロム酸塩溶液を用いる方法５水蒸気ま
たは炭醜ガス雰囲気中で加熱して黒化する方法等がある
。

この黒化処理で得られる黒錆被Ｍ（１Ｂ）は、シャドウ
マスク基体（１４）および電子ビーム通過孔（１５）の
表面を覆っており、カラー陰極線管を製造する工程中に
おいて、空気中の雰囲気で４００℃前後で加熱される。

シャドウマスク基体（１４）が酸化して赤錆が発生する
のを防止するとともに、シャドウマスク（１３）の表面
の輻射率を大きくして、熱変形を小さくする作用があり
、さらに、シャドウマスク（１３）による光の散乱を少
なくし、パネル（１０）　（第５図）の内面に蛍光体絵
素を形成するとき、光の散乱を少なくして、絵素の輪か
くが鮮明に形成されるようにする作用がある。

このうち、熱変形の抑制について、第５図および第６図
を参照して詳細に説明すると、カラー陰極線管の動作中
は、電子銃（１１）から発射された電子ビームの８割近
くが、シャドウマスク（１３）に射突し、電子ビームの
運動エネルギが然エネルギに変換されて吸収され、シャ
ドウマスク（１３）は、８０℃前後に上昇し、ドーミン
グ現象が生じて色純度が低下する。シャドウマスク（１
３）の表面に黒錆（１８）を形成すると、輻射率が０．
７５前後と大きいので、シャドウマスク（１３）の熱放
散がよくなり、温度上昇が低くなるのでドーミング現象
の発生が抑制される。

ちなみに、黒錆（１６）の有無による熱放散量の差異を
計算すると。

無限に広い平行平面間における放射熱流束ｑはである。

今、ε２はアルミニウムで、０．０５の値であり。

表面が鉄、黒錆、酸化ニッケルである場合のε１が、 ε　＋Ｆｅ＋ｗＯ，３，ｔｔ　　＋Ｆｅ３０４−０．７
５．ｅ　　１旧０−０．９０゜〒＋−２７３＋８Ｏ−３
５３Ｋ　、Ｔ２−２７３＋０−２７３にとすると１ 、　黒錆（１６）をシャドウマスク（１３）の表面（１
３ａ）に設けると、黒錆（１８）を形成していない場合
に比べて熱放散が１０〜１１％良くなり、シャドウマス
ク（１３）の昇温を低く抑える効果がある。

以上はシャドウマスクを例に説明したが、他の電極部品
、例えば電子銃の電極についても電子ビームの射突によ
る温度上昇を低く抑える必要があり、黒化処理が施され
ている。

また、上記陰極線管は近年、ディスプレイとして用いら
れ、見やすく、明・るい映像、鮮明な映像の再現が要求
されている。このため、陰極線管の表示面は、より平坦
に形成することにより外光の反射光がディスプレイ操作
者の目に入らないようにする対策や、シャドウマスク材
や電極材に熱膨張係数の小さいアンバ材（以下、「旧−
Ｆｅ材」という、）を用いて熱変形を小さくするこころ
みかなされている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記従来の電極部品の表面処理方法では、Ｆ
ｅ材の「黒化処理」は、水蒸気雰囲気においては５８０
℃の加熱により、またＣＯ２ガス雰囲気においては８３
０℃の加熱により、輻射率０．７５程度の黒錆が形成で
きるのに対し、Ｘｌ−Ｆｅ材は酸化しにくいため、上記
のような処理条件ではほとんど黒錆が形成されない、こ
のような黒化処理の困難性を改善するため、Ｎｉ−Ｆｅ
材に、他の元素を添加する試みがなされているが、未だ
実用に適した旧−Ｆｅ材は実現されていない。

さらに１表示面の平坦化にともない、シャドウマスクの
球面半径も大きくなり、板厚０．１〜０．２ｍｍの旧−
Ｆｅ材を用いたシャドウマスクでは、「黒化処理」温度
は、最高８００℃がシャドウマスクの球面に変形を生じ
ない限度となる。

しかるに、従来のＣＣｈガス雰囲気中で加熱する「黒化
処理」では、Ｎｉ　−Ｆｅ材の輻射率を、陰極線管の性
能改善に寄与できる０、３３以上にするためには、８３
０℃以上に加熱する必要があり、また、球面の曲率半径
が１０００層のシャドウマスクでは、球面の変形が生じ
るので適用できないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、旧−Ｆｅ材に特別な元素を添加することなく、表面黒
化を短時間で、かつ、電極部品に加熱変形を生じること
のない陰極線管の電極部品の表面処理方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明者は、鋭意研究の末、輻射率は、ＦｅおよびＮ
ｉの酸化量を増すことにより、その値を大きくすること
ができる傾向にあり、第２図のグラフに示すように、酸
化温度をＬげることにより、ＦｅＯの生成量が増加して
、下式の化学変化により黒錆（Ｆｅｊ０４）の生成の増
加につながることが判った。

６ＦｅＯ＋　Ｏｈ　　＝　２Ｆｅ３０＊また、酸化性雰
囲気としては、第３図のグラフに示すように、炭酸ガス
、空気、酸素、水蒸気の順に生成されるＦｅ０層の厚さ
が増加する傾向にあり、温度と酸化性雰囲気、さらにガ
ス温、炭酸ガス、空気、酸素の種類を選ぶことにより、
輻射率が１．０に近いＦｅ３Ｏ４，ＮｉＯの醸化膜が得
られることが判明した。

この発明者は、引き続く研究により、酸化性の大きい水
蒸気雰囲気中において旧−Ｆｅ材を８００℃以上ｓ　ｏ
　ｏ　’ｃ以下の温度で３０分間加熱することにより、
第４図のラインＬ１に示すように、輻射率の大きい黒錆
を形成することに成功した。

ところが、この方法では酸化温度が高くなるために炉の
燃料コストが増大したり、シャドウマスクのように電極
部品が球面状の薄板である場合には熱歪が大きくなるこ
とが判った。

そこで、この発明者は、炉内の水蒸気雰囲気中には下記
の化学式で示すように水素（Ｈ２）が発生しており、生
じた酸化物（Ｆｅ＋０４）を還元する働きのある水素は
酸化しにくい旧−Ｆｅ材にとって好ましくない組成分で
ある点に着目し、引き続く研究により、酸化反応におい
て発生する水素を水蒸気雰囲気中から除去することによ
って、第４図のラインＬ２に示すように、６００℃以下
の温度条件下でも輻射率の大きい酸化被膜を短時間で形
成できることを見出して、この発明を完成するに至った
ものである。

３Ｆｅ＋　４Ｈ２０＝Ｆｅ３０４　＋　４Ｈ２すなわち
、この発明に係る陰極線管の電極部品の表面処理方法は
、酸化反応により生ずる水素の少なくともその一部を酸
化被膜形成中に炉外へ排出するものである。

［作用］ この発明によれば、酸化被膜形成中に発生する水素を炉
外に排出す、るようにしたので、炉内の酸化性雰囲気が
新鮮な水蒸気と置換させることにより、電極部品の酸化
反応が促進される。これにより、電極部品の表面に輻射
率の大きい酸化被膜を比較的低い温度で、かつ、短時間
で形成することができる。

［発明の実施例］ 以下、この発明に係る実施例を図面にしたがって説明す
る。

第１図はこの発明に係る表面処理方法に用いられる炉の
一実施例を示す一部切欠側面図であり、図において、（
１）は黒化処理用の炉で、上部に開口した炉本体（１ａ
）と、炉本体（１ａ）の開口部をシールリング（２）を
介して気密に覆う蓋体（１ｂ）とから構成されている。

（３）は水蒸気を炉（１）の内部へ導くための導管で、
基端部（３ａ）は炉本体（１ａ）の側壁上部を貫通して
炉（１）の外部に設けられた水蒸気供給源（図示せず）
に連結され、また、先端部（３ｂ）は炉本体（１ａ）の
底部内壁に沿ってリング状に数回巻かれ、この巻同部（
３ｃ）には、たとえば、管軸方向に約３０ｍ１ｇのピッ
チをあけて約２■φの口径を有する水蒸気供給用のノズ
ル孔（４）が多数形成されている。

（５）は炉本体（１ａ）の内部にセットされる治具で、
底壁（ｌｃ）に配置した基部（５ａ）に支柱（５ｂ）が
立設され、この支柱（５ｂ）に複数の支持板（５ｃ）が
多段に固定されて構成されており、上記各支持板（５ｃ
）上には熱処理が施される電極部品であるシャドウマス
ク（６）がそれぞれ載置されている。

（７）は上記蓋体（１ｂ）に設けられた排出口で、この
排出口（７）を介して炉（１）の内部と外部とが連通し
ている。上記排出口（７）は、上記治具（５）の最上段
の支持板（５ｃ）に載置されたシャドウマスク（８）よ
りも上方に位置するため、各シャドウマスク（６）の酸
化被膜形成中に発生する水素が蓋体（１ｂ）の下部空間
（Ｉｄ）に上昇して、上記排出口（７）から水蒸気の一
部とともに炉外へ放散できるようになっている。

なお１Ｍ体（１ｂ）には、炉内の雰囲気を攪拌するファ
ン（８）と、ファン（８）を回転させるモータ（９）と
が配設されている。

つぎに、上記炉（１）を用いてシャドウマスク（８）の
表面処理方法を説明する。

まず、Ｘｌ−Ｆｅ材で形成したフラットマスクを約１１
００℃で焼鈍し、歪取りをした後に球面状にプレス成形
し、この形成されたシャドウマスクの表面に付着してい
る汚れ（油）を脱脂洗沙した後、炉内の治具（５）にセ
ットする。そして、導管（３）を介して約１００℃の水
蒸気を５　ｆｔ３／ｌ１ｉｎで炉内に供給し、内圧を２
０〜１５０ｍｍＡｑの水蒸気雰囲気に保つ、このとき、
Ｎｉ−Ｆｅ材と反応して生じた水素は、炉内の水蒸気と
ともに排出口より炉外へ排出され、炉内の酸化性雰囲気
中には導管（３）からの新鮮な水蒸気が順次送り込まれ
る。この結果、第４゛図のラインＬ２で示すように、炉
の雰囲気温度を６００°Ｃ以下、たとえば、５８０℃に
上昇させて３０分間保持することにより、Ｘｌ−Ｆｅ材
の表面に輻射率が０，７５の′黒錆（ＦｅｇＯ＋）を形
成することができた。

なお、Ｎｉ−Ｆｅ材で形成した電極部品の黒化処理は、
板材に黒化処理を施したのち、′ｒｒＬ極部品に加工す
るより、電極部品の最終形状に加工したものに黒化処理
を施すのが望ましい、これは、加工中に黒錆が剥離した
り、剥離し易くなって後工程中に脱落することがあるか
らである。

上記実施例では、蓋体（ｉｂ）に排出口（７）を有する
炉（バッチ炉）について説明したけれど、たとえば、ト
ンネル炉の天井部に炉内の雰囲気を排出する排出口を設
けるようにしても、上記実施例と同様の効果を得ること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、Ｎｉ−Ｆｅ材
で形成されている電極部品の表面に輻射率の大きい酸化
被膜を比較的低温度で、しかも、短時間で形成すること
ができるので、炉の燃料コストが低減し、熱効率の向上
が図られる。しかも、大きい輻射率によって電極部品の
熱放散が良くなるため、電極部品の温度上昇が防がれ、
熱歪を小さく抑えることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である炉の構造を示す一部
切欠側面図、第２図は炉の雰囲気温度とＦｅＯ生成量と
の関係を示すグラフ、第３図は酸化雰囲気の種類とＦｅ
Ｏ生成量との関係を示すグラフ、第４図は水蒸気雰囲気
温度と電極部品の表面の輻射率との関係を示すグラフ、
第５図はカラー陰極線管の構造を示す分解斜視図、□第
６図はシャドウマスクの一部拡大断面図である。 （１）・・・炉、（８）・・・電極部品、（７）・・・
排出口、（１θ）・・・酸化被膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ−Ｆｅ材で形成されている陰極線管の電極部
   品の表面に、炉内の水蒸気雰囲気中で酸化被膜を形成す
   る陰極線管の電極部品の表面処理方法において、酸化反
   応により生ずる水素の少なくともその一部を上記酸化被
   膜形成中に炉外に排出することを特徴とする陰極線管の
   電極部品の表面処理方法。
2. （２）上記炉には、電極部品よりも上方に雰囲気の一部
   を排出する排出口を有する特許請求の範囲第１項記載の
   陰極線管の電極部品の表面処理方法。