JPS63281331A - 蓄積陰極の形成方法 - 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】 本発明は耐火金属の非固着性の（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｒｌ
ｏｃｋｉｎｇ）粉末粒子を物体に圧縮し、該物体を焼結
する耐火金属の多孔性焼結体からなる蓄積陰極（ｓｔｏ
ｒａｇｅｃａｔｈｏｄｅ）の製造方法に関する。

このタイプの蓄積陰極は、テレビジョン管、撮像管、進
行波管、クライストロンなどのような電子管用の電子銃
に用いられている。一般に、タングステンまたはモリブ
デンは耐火金属として用いられている。

上述するタイプの蓄積陰極の製造方法はダーウエントの
［ワールド　パテント　インデックス（Ｗｏｒｌｄ　Ｐ
ａｔｅｎｔ　Ｉｎｄｅｘ）　Ｊの５Ｕ−６５４９８２−
Ａの英文のアブストラクトに記載されている。このアブ
ストラクトは、非固着性で実質的に球状の粒子からなる
タングステン粉末を水素雰囲気中において０．１〜１．
０Ｇｐａの圧力、１１００〜１４００″Ｃの温度で５〜
３０分間にわたって圧縮する方法が記載されている。し
かる後に、圧縮タングステン物体を水素雰囲気において
２０００℃の温度で２０分間にわたって焼結し、次いで
タングステン焼結体を含浸している。５ＬＩ−６５４９
８１の英文のアブストラクトに記載されている方法は、
タングステン粉末を高温度で、かつ水素雰囲気中で圧縮
する欠点がある。この事は、高温度で、しかもこの条件
に適当な状条付き空間（ｃｏ−ｎｄｉｔｉｏｎｅｄ　５
ｐａｃｅ）において高圧プレスを用いる必要がある。圧
縮を水素雰囲気において高温度で行う場合、多くの金属
はかかる高温度において水素により侵される。このプロ
セスを「水素脆化」と称されている。このプロセスに適
当な高圧プレスは水素脆化を受けない金属から作る必要
がある。

また、このプロセスは陰極の製造に要するエネルギーが
大きく、かつプロセスに多くの時間を必要とするために
大量生産に適当でない。

本発明の目的は、非固着性の粉末粒子を物体に、その焼
結前に低温度で、非条件付き空間（ｎｏｎ−ｃｏｎｄ　
１−ｔｉｏｎｅｄ　５ｐａｃｅ）において、空気雰囲気
中で圧縮する方法を提供することである。

本発明は、この目的を達成するために、少なくとも１部
の粉末粒子を、圧縮前に、延性金属（ｄｕ−ｃｔｉｌｅ
　ｍｅｔａｌ）の薄い層で被着し、圧縮を６００℃以下
の温度で行うことを特徴とする。

本発明の範囲において、「延性金属」とは圧縮の際に、
粉末粒子間において凝集する金属を意味するものと理解
すべきである。適当な延性金属は、例えばアルミニウム
、銅、銀またはこれらの金属の合金を上げることができ
る。

本発明の重要な点は、粉末粒子を低い温度で圧縮するこ
とで、このため、圧縮を水素雰囲気中で行う必要がない
ことである。この事は方法および高圧プレス設備を簡単
化することができる。従来においては、粉末粒子が酸素
によって侵されなくするために、圧縮を水素雰囲気中で
行っていた。

これに対して、本発明における圧縮は粉末粒子が侵され
ない温度で行う。一般に、所望の圧縮圧は温度を高くす
るのに伴って低下し、このために圧力を低くできる。高
温度における欠点は、プレスおよび粉末粒子の加熱にエ
ネルギーおよび時間が必要となることである。

本発明の好適な例においては、圧縮を周囲温度に少なく
とも実質的に等しい温度で行うことができる。それ故、
高圧プレスの温度を上げる必要がなく、かつ方法を簡単
化する周囲温度に関して制御する必要がない。圧縮を周
囲温度で行うから、物体は焼結炉での処理に直ちに適応
でき、プレスを圧縮すべき新しい物体のために直ちに利
用できるようになる。従って、粉末粒子を高温に加熱す
る必要がなくなる。

延性金属の薄い層で被覆した粉末粒子の１部分の粉末お
よびかかる薄層で被覆しない粉末粒子の１部分の粉末は
本発明の方法に適当である。圧縮粉末の所望の凝集は延
性金属の薄層で被覆される粉末の部分が最小になるよう
に定める。粉末における被覆粒子の分布が均一でない場
合に、圧縮体の凝集を所望とする程度にすることができ
る。これにより、生ずる任意の問題を、少なくとも殆ど
大部分の粒子に延性金属を被覆することによって減少す
ることができる。

粉末粒子は異なる形状、例えば粒状または球状にできる
。特に、非被覆球状粒子は凝集体に圧縮するのに困難で
あることを見出した。それ故、本発明の方法は、特に球
状粒子に有利である。耐火金属粉末粒子のうち、タング
ステン粉末粒子は凝集体に圧縮するのに特に難しく、本
発明の方法はタングステン（粒子）に特に有利である。

本発明の方法の他の好適な例では、粉末粒子に、主とし
てアルミニウムを含む延性金属の薄層を被覆することで
ある。

アルミニウムは安価であり、かつ金属にとって比較的に
低い温度で高い蒸気圧を有しており、このために試験に
より確かめられるように、金属は物体の背後に汚染物を
残留することなく焼結プロセス中に物体から完全に消失
する。物体中の汚染物は蓄積陰極の発散特性に消極的に
作用する。このために、焼結後、延性金属を蓄積陰極か
ら完全に消失するのが有利である。

本発明の方法の他の例では、延性金属の平均厚さを０．
１　μｍ以下および粉末粒子の半径の１７１０以下から
０．００５μｍ以上にすることができる。

薄い金属層の厚さをあまり薄くすると、その厚さは粉末
の圧縮特性に消極的に作用する。また、厚さをタングス
テン粉末の粒子の半径の１／１０以上にする場合、また
は厚さを０．１　μｍ以上にする場合には、タングステ
ン粒子間の距離が比較的に大きくなるために、圧縮粉末
の焼結特性が低下する。

また、本発明の他の例においては、延性金属の薄い層の
平均厚さを０．０１〜０．０３μｍの範囲に少なくとも
実質的に位置することである。

タングステン粉末の圧縮および焼結特性は上述する厚さ
において少なくとも実質的に最適であることを確かめた
。

蓄積陰極の製造方法では、耐火金属の粉末粒子を圧縮す
る場合、粉末粒子は極めて不規則な形状で、かつ固着す
ることが知られている。このような粉末は、その固着性
のために低い温度で圧縮できる。しかしながら、焼結中
、焼結体、例えば閉鎖細胞および緻密焼結部分の多孔度
の不規則性が生じ、この不規則性は強さおよび放射（ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ）の均一性を失うことになる。本発明は
かかる不規則性が僅かな程度か、または全（生じさせな
い非固着性粒子を用いることにある。

次に、本発明を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の方法により得られた蓄積陰極の１部の
断面を示している。内側面２を黒くした（ｂｌａｃｋｅ
ｎｅｄ）陰極軸１はヒーター３を包囲する。

ヒーター３は金属コア４からなり、このコア４にはその
表面において少なくとも黒くする被覆５を被着する。陰
極軸１の端面６にはホルダー７を設ける。ホルダー７に
は含浸タングステン物体８を包囲する。

第２図は本発明の方法を実施するだめの真空蒸着装置の
断面を示している。真空空所９に、タングステン粉末１
１を収容するホルダー１０を設ける。

ホルダー１０は規則正しく運動できるように支持し　　
１て、粉末を規則正しく振り動かす。この運動は、特に
、振動によって行うことができる。この事は、タングス
テン粉末状における蒸着アルミニウムの均一分布を促進
する。アルミニウム試料１２はタングステンコイル１３
において抵抗加熱によって高温度に加熱し、このために
アルミニウム原子がアルミニウム試料１２の表面１４か
ら蒸発する。第２図において点１５で示すこれらのアル
ミニウム原子は、特にタングステン粉末ｌｌ上に堆積し
、このために少なくとも実質的に球状の粒子にアルミニ
ウム層が被覆する。アルミニウムの堆積量は真空蒸着プ
ロセス中、またはプロセス後に表面厚さゲージ１６によ
って調べるこ４ができる。真蕃を与えるのに必要なポン
プ、供給電線および既知の真空蒸着装置に通例の真空空
間に配置する任意の他の構成部分は図に示していない。

第３図は蒸着装置の１部を断面とする説明用線図を示し
ている。この装置において、タングステー９＝ ン粉末１１はひれ１８を備えた回転処理用ミル１７内に
収容する。タングステン粉末を一定に運動させて粉末上
におよび粒子の表面上にアルミニウムを出来るだけ均一
に分布する。ひれ１８は、粒子を自由に落下するような
大きさにすることができる。

ここに示すアルミニウムを真空被覆する手段は単に可能
な手段として考察されるものではない。

試料を抵抗加熱する異なる構造のような多くの他の方法
は知られており、この既知方法では試料の加熱を高周波
電界により、集中（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ）電子ビ
ームにより、または集中イオンビームにより行い、また
他の既知方法では原子または超顕微鏡的粒子を試料から
集中電子ビームまたは集中イオンビームによって除去す
るように行っている。この後述する方法は、またスパッ
ターによって行うことができる。上述するすべての方法
および類似する方法は本発明により延性金属層を堆積す
るのに適当である。他の適当な方法としては、化学蒸着
を用いる方法；金属を金属溶液からタングステン粒子上
に堆積し、金属層をタングステン粒子上−１０＝ に形成する方法；およびタングステン粒子に、上述する
方法のうちの１つの方法により、または上述する方法の
組合せにより金属化合物または金属合金の層を被着し、
金属化合物または金属合金を同時にまたは順次に延性金
属層に転化する方法を例示することができる。

第４図はアルミニウム層２０を被覆したタングステン粉
末の実質的に球状の粒子１９の断面を示している。第４
図において、明確にするために、アルミニウム層の厚さ
を他の寸法より拡大して示している。この例において、
少なくとも実質的に球状の粒子の直径ｄは１０μｍであ
り、およびアルミニウム層の平均厚さは０．０２μｍで
ある。一般に、０．１〜３μｍの範囲の直径が適当であ
る。しかし、粉末粒子直径の範囲は大きくすることがで
きる。第４図において、アルミニウム被覆層の厚さは実
質的に球状の粒子の表面上に一定値で示しているが、こ
れに拘束されるものではない。アルミニウム層の厚さを
不均一にすることができる。

第５図はアルミニウム層２０を被覆したタングステン粒
子の少なくとも実質的に球状の粒子１９の二次元積重ね
状態を示している。この第５図では、アルミニウム層の
厚さを明確にするために拡大して示している。圧縮タン
グステン粉末において、少なくとも実質的に球状の粒子
は三次元積重ね状態に圧縮している。圧縮タングステン
粉末における粒子の断面寸法は変えることができる。

第６図は実質的に球状の粒子１９および２１の２つのタ
イプの二次元積重ね状態を示している。第５図と比べて
、粒子相互間の隙間が小さくなっており、また粒子間の
接触点の数、区域における粒子の分布および粒子の表面
は大きくなっている。この第６図は、２つのくまたは２
つ以上の）タイプのタングステン粉末、すなわち異なる
平均直径の粒子の使用によって蓄積陰極の特性が影響を
受けることを示している。

第７図は第５図に示す隣接粒子の１部の断面を示してお
り、特に圧縮前のアルミニウム層２０を被覆したタング
ステン粉末１１の２個の少なくとも実質的に球状の粒子
１９の接触点を示している。アルミニウム層２０は互い
に接触している。

第８図は圧縮後の第５図に示す隣接粒子の接触状態を示
している。圧縮中、冷間圧縮接続部２１が粒子１９間に
形成する。

第９ａおよび９部図は加圧前および加圧中におけるアル
ミニウムー被覆タングステン粉末を加圧する本発明の方
法に用いるプレスの断面を示している。プレス２２はホ
ルダー２３およびシリンダー２４および２５からなり、
このプレス２２においてシリンダー２５に力Ｆを作用さ
せてタングステン粉末１１をタングステン圧形体２６に
圧縮する。実際上、０．１〜１．０Ｇｐａの力は満足な
結果を得ることができる。

加えられる力は粒子間に冷圧縮接続を生ずるのに十分な
程度にする必要がある。圧縮後、タングステン粉末を水
素雰囲気において、例えば１８００℃の温度で２時間に
わたってそれ自体既知の手段で焼結することができる。

しかる後、タングステン圧形体を、例えばＢａ−Ｃａ−
Ａ　（ｌ化合物で、既知のようにして含浸する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により形成した蓄積陰極の１部所
面図、 第２および３図は本発明の方法を実施するための蒸着装
置の１部を断面として示す説明用線図、第４図はアルミ
ニウム層を被覆したタングステン粉末の少なくとも実質
的に球状の粒子の断面図、第５図はアルミニウム層を被
覆したタングステン粉末の実質的に球状の粒子の二次元
積重ね状態の断面を示す説明用線図、 第６図は２つのタイプの実質的に球状の粒子の二次元積
重ね状態の断面を示す説明用線図、第７および８図は第
５図に示す隣接粒子の１部所面図、および 第９ａおよび９部図は加圧前および加圧中におけるアル
ミニウム被覆タングステン粉末を加圧するのに用いるプ
レスの断面図である。 １・・・陰極軸　　　　　　　２・・・陰極軸１の内側
面３・・ヒーター　　　　　　　４・・・金属コア５・
・・被膜　　　　　　　　６・・・陰極軸１の端面７・
・・含浸タングステン圧形体 ９・・・真空空所　　　　　　１１・・・アルミニウム
粉末１２・・・アルミニウム試料 １３・・・タングステンコイル １４・・・アルミニウム試料１２の表面１５・・・点　
　　　　　　　１６・・・表面厚さゲージ１７・・・回
転処理用ミル　　　１８・・・ひれ１９・・・実質的に
球状の粒子　２０・・・アルミニウム層特許出願人　　
　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブ
リケン ＝１５− Ｃワ Ｃコ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火金属の非固着性の粉末粒子を物体に圧縮し、該
   物体を焼結する耐火金属の多孔性焼結体からなる蓄積陰
   極の製造方法において、少なくとも１部分の粉末粒子を
   、加圧成形前に、延性金属の薄い層で被覆し、圧縮を６
   ００℃以下の温度で行うことを特徴とする蓄積陰極の製
   造方法。 ２、圧縮を周囲温度に少なくとも実質的に等しい温度で
   行う請求項１記載の方法。 ３、殆どすべての粉末粒子を延性金属層で被覆する請求
   項１または２記載の方法。 ４、粉末粒子を実質的に球状にする請求項１〜３のいず
   れか１つの項記載の方法。 ５、耐火金属をタングステンとする請求項１〜４のいず
   れか１つの項記載の方法。 ６、粉末粒子を主としてアルミニウムを含む延性金属の
   層で被覆する請求項１〜５のいずれか１つの項記載の方
   法。 ７、層の平均厚さを０．１μｍ以下および粉末粒子の半
   径の１／１０以下から０．００５μｍ以上にする請求項
   １〜６のいずれか１つの項記載の方法。 ８、延性金属層の平均厚さを０．０１〜０．０３μｍの
   範囲に少なくとも実質的に位置する請求項７記載の方法
   。