KR100292554B1 - 활성시간이감소된증발성게터장치 - Google Patents

Abstract

니켈과 BaAl₄화합물을 포함하는 증발성 게터 장치에 관한것으로서, 2개의 다른 형태의 니켈 분말의 혼합물을 사용하여 바륨 증발 시간을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

활성 시간이 감소된 증발성 게터 장치

본 발명은 활성 시간이 감소된 증발성 게터 장치에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 진공을 오랫동안 유지할 필요가 있는 분야에서 게터 재료가 사용되고 있다. 통상적인 케소우드-바퀴살 관 형태 또는 평평한 스크린 타입중 하나인, 특히 키네스코프(kinescopes)는 진공 처리한후 키네스코프내에 남아 있을수도 있는 가스 잔존물을 고정하거나 또는 그 합성 재료를 탈가스화 하도록 하는 게터 재료를 포함한다.

키네스코프에서 통상적으로 사용되고 있는 게터 재료로는 키네스코프의 내부 벽상에 얇은 필름의 형태로 피복되는 금속 바륨이다. 이러한 바륨 필름은 단지 키네스코프가 이미 비워져서 용접식으로 밀봉될 때만 생성될수도 있다. 이에따라, 약 1 : 1의 중량비의 바륨 및 알루미늄 화합물 분말, BaAl₄, 및 니켈 분말이 제공되어 있는 개방 금속 용기에 의해 형성된 당해 분야에서 증발성 게터로 공지된 장치를 사용한다. 증발성 게터 장치는 예컨데, 미국 특허 5,118,988호와 관련된 바와 같이 당해 기술 분야에서 널리 공지되어 있다. 키네스코프가 비워져서 밀봉될 때, 이 장치는 바륨 증발이 발생하는 동안의 활성 공정에서 동일한 키네스코프의 외면에 위치된 코일 수단에 의해 유도 가열된다. 특히, 그내부에 포함된 분말 패킷(packet)에 열을 전달하는 금속 용기상에 가열이 발생된다. 분말의 온도가 800℃의 범위 값에 이르게 될 때, 다음과 같은 반응이 발생된다.

BaAl₄+ 4Ni → Ba + 4NiAl (Ⅰ)

이 반응은 강한 발열 반응이고 분말의 온도를 약 1200℃로 상승시키는데, 이 온도에서 키네스코프 벽상으로 승화되어 바륨의 증발이 발생되어 금속 필름을 형성한다. 분말 패킷내에서의 우수한 반응성을 수득하기 위해서, BaAl₄화합물이 입자 크기가 250㎛보다 작은 분말의 형태로 사용된다. 니켈은 약 50㎛이하의 입자 크기가 큰 소량의 분말이 사용될수도 있지만, 통상적으로는 입자 크기는 30㎛이하를 갖는다. 니켈 분말의 형태는 여러 게터 장치 제조업자중에서도 다르고 그리고 때때로 제조업자는 다른 게터 장치에 대해 다른 형태의 니켈을 사용할수도 있지만, 시판되고 있는 각각의 모든 게터 장치는 단지 하나의 니켈 형태를 포함한다. 대부분 사용되는 형태는 본질적으로 하나의 구형이며, 입자는 높은 비표면(단위 중량 당 표면적)을 특징으로 하는 수지상 결정 형태 및 평평한 표면을 갖는 둥근 형태를 갖춘다.

코일 수단에 의해 장치로의 에너지 공급이 시작되는 시간으로부터 측정되는 예정된 양의 바륨을 장치로부터 증발시키는데 필요한 활성 시간은 당해업자에게 또한 ″TT″로 줄여진 형태로 다음 설명과 청구범위에서 통상적으로 사용되는 ″전체 시간(Total Time)″로서 규정되어 있다.

현대식 칼라 키네스코프는 필름의 형태로 약 300㎎이하의 바륨을 작용시켜야할 필요가 있다. 현 상태의 기술분야에 있어서, 이러한 양의 바륨을 증발시키기 위한 TT는 40초이다. 이 시간은 감속 시간을 포함하고 그리고 키네스코프의 현대식 제조 공정에서 ″진행 방해 구간(bottle-neck)″에 해당되어, 당해분야에서는 동일양의 증발된 바륨에 대해 필요한 게터 장치는 현재 사용되고 있는 장치보다 TT가 더 작은 것을 필요로 하고 있다.

이 결과를 달성하기 위해서, 당해업자는 주로 코일에 의해 공급되는 동력을 증가시키거나 또는 그들의 입자 크기를 감소시킴에 의해 분말 반응성을 증가시킬수 있다.

그러나, 현재 사용되고 있는 장치에 있어서는, 코일 동력을 증가시키는 것이 가능하지 않다. 사실상 이것을 수행함에 의해, 분말 용기는 매우 급속하게 가열되고 그리고 열이 분말 패킷에 전달되는 시간이 없도록 하여 분말의 온도를 직접적으로 나머지 패킷에서 보다 용기에서 더 높도록 한다. BaAl₄과 Ni사이의 반응은 용기에 대해 분말에서 시작되고 그리고 분말 패킷의 면적내에서 생성된 바륨 증기의 압력은 그것의 상승을 일으킨다. 이것으로는 가능한 분획의 배출을 들수있는데, 대신에 이것은 키네스코프 작용 및 어떠한 경우든 감소된 바륨 증발을 조절할수 없도록 하는 것을 완전히 방지하도록 한다.

또한, 분말 입자 크기를 감소시켜서 BaAl₄및 Ni사이의 반응 속도를 초과하여 증가시키도록 하여, 패킷이 상승되도록 한다.

도 1은 구형 형태인 니켈 샘플의 현미경 사진을 재생한 도면.

도 2는 수지상 형태인 니켈 샘플의 현미경 사진을 재생한 도면.

본 발명의 목적은 공지된 기술 분야의 단점을 극복한 활성 시간이 감소된 증발성 게터 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 BaAl₄분말 및 니켈 분말이 제공된 금속 용기를 포함하는 증발성 게터 장치를 제공하여 달성되는데,

상기 니켈 분말은 2개의 다른 형태의 입자 형태, 즉, 본질적으로 구형인 제 1 구형 및 제 2 수지상 결정 형태의 입자 혼합물에 의해 구성되고, 상기 2개의 니켈 형태사이의 중량비는 약 4 : 1 내지 1 : 2.5를 범위로 한다.

본 발명은 도면을 참조로 하여 더 상세하게 설명될 것이다.

2개의 언급된 형태의 니켈 분말의 혼합물을 사용하여 상기 언급된 바와 같은 초과되어 강한 반응이 일어나는 문제를 야기하지 않고서 약 25-30%의 TT를 감소시킨다는 것을 발견하였다.

본질적으로 구형 형태의 니켈 입자와 수지상 형태의 니켈 입자의 중량비는 약 4 : 1 내지 1 : 2.5을 범위로 할수도 있다. 상기 중량비가 4 : 1보다 더 크면 게터 장치 제조에 있어 문제를 일으킬수도 있다는 것을 발견하였는데, 이것은 BaAl₄을 ej 포함하는 분말 패킷이 열악한 기계적 컨시스턴시(consistency)를 갖기 때문이다. 이와 대조적으로, 상기 비가 1 : 2.5보다 더 작으면 단지 약간의 TT가 감소하게 된다. 2개의 니켈 형태 사이이 중량비가 약 1 : 1인 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

니켈은 약 50㎛이하, 바람직하게는 약 20㎛이하의 입자 크기를 갖는다. 최적의 결과는 본질적으로 구형인 형태의 니켈은 약 10 내지 18㎛을 범위로 하는 입자 크기를 가질 때 얻어진다는 것을 발견하였다.

수지상 니켈의 형태는 시판되고 있는데, 예컨데, 캐나다, 온타리오(Ontario), 쉐리단 팍(Sheridan Park) INCO사의 카타로그 번호 T-123 및 T-128의 2개의 다른 입자 크기의 상업용 수지상 니켈을 들 수 있다.

본질적으로 구형 형태의 니켈도 시판되고 있는데, 예컨데 상기 INCO사에서 시판되고 있는 것을 들 수 있다. 선택적으로는, 이것은 ″젯트 밀(jet mill)″로서 공지된 기술에 의해 필요한 것보다 약간 더 큰 입자 크기를 가지며 임의 형태를 갖는 니켈로부터 수득될수도 있다. 이 기술은 케리어 가스의 흐름에서 연마 챔버내의 분말을 고속으로 도입하는 것으로 구성된다. 분말 입자는 크기가 감소되고 그리고 이들의 표면은 다른 입자와 충돌함에 의해 또는 그들의 궤적사이에 끼여진 차폐물 수단에 의해 둥근 형태를 형성한다. 입자들은 바람직한 입자 크기의 분획을 수집하도록 연속적으로 분류된다.

본 발명을 실행하는데 사용되는 BaAl₄화합물은 250㎛이하의 입자 크기를 갖는다.

니켈과 BaAl₄화합물 사이의 중량비는 일반적으로 2 : 1 내지 1 : 2를 범위로 하지만 일반적으로 약 1 : 1의 비가 사용된다.

금속 용기는 NiCr 또는 NiCrFe 합금과 같은 다양한 재료로부터 수득될수도 있다. 냉각 기계 조작성과 우수한 산화 저항성 및 열 처리 강도를 조합한 AISI 304강을 사용하는 것이 바람직하다. 금속 용기의 형태는 무엇이라도 가능하며, 특히 예컨데, 미국 특허 제 4,127,361호, 제 4,323,818호, 제 4,486,686호, 제 4,504,765호, 제 4,462,516호, 제 4,961,040호 및 5,118,988호의 장치의 형태와 같은 분야에서 사용되어 공지된 형태가 바람직하다.

본 발명은 다음 실례에서 더 예시될 것이다. 이들 제한되지 않은 실례는 당해업자에게 본발명의 실행하는 방법을 주지시키고 그리고 본 발명을 실행하는 최적의 방법을 나타내는 실시예를 예시하고 있다.

실례 1

20mm의 지름 및 4mm의 높이를 갖추고 있으며 미국 특허 제 4,642,516호에 기술된 1mm 높이의 안전부가 형성되어 있는 바닥을 갖추고 있는 AISI 304를 각각에 대해 사용하는 동일 게터 장치의 일련의 샘플을 제조하였다. 각각의 샘플은 250㎛이하의 입자 입자 크기를 갖는 660㎎의 BaAl₄분말과, INCO사의 수지상 형태 T-123의 520㎎의 니켈 분말과, 그리고 ″젯트 밀″기술을 사용하여 INCO T-123 니켈을 연마하고 그리고 필요한 입자 크기의 분획을 수집하도록 분말을 체질(sieving)함에 의해 수득된 본질적으로 구형 형태이고 평균 입자 크기가 18㎛인 220㎎의 니켈 분말로 형성된 균질 혼합물을 용기에 부어서 제조된다. 니켈의 전체 중량은 740㎎이다. 분말 혼합물은 적절한 펀치 수단에 의해 용기내에서 압착된다. 이 샘플은 이들을 펌프 시스템에 연결되어 있는 유리 측정 챔버내에서 나란히 삽입하고, 상기 챔버를 비우고 그리고 ASTM F 111-72표준에 기술된 방법에 따라 증발 시험을 수행하여 시험하였다. 각각의 샘플은 증발이 가열이 시작된후 10초에 시작되는 동력의 고주파로 가열된다. 이 시험은 20 내지 45초의 다른 시험을 범위로 하여 가열 시간에서 서로 다르다. 각각의 시험이 종결될 때, 증발된 바륨의 양을 측정하였고, 그리고 이 일련의 자료로부터 가열 시간의 작용으로서 바륨 수율 곡선을 그렸다. 표 1에서, 본질적으로 구형인 니켈(표에서 Ni_S로서 지시됨)과 수지상 니켈(Ni_D로서 지시됨)의 중량비 뿐만아니라 300mg의 바륨 양을 장치로부터 증발시키는데 필요한 TT값을 기록하였다.

실례 2

실례 1의 시험은 샘플은 250㎛이하의 입자 입자 크기를 갖는 660㎎의 BaAl₄분말과, 실례 1에 기술된 바와 같은 ″젯트 밀″기술을 사용하여 수득된 본질적으로 구형 형태인 370mg의 니켈 분말과 그리고 전체 740mg의 니켈 중량에 대해 370㎎의 INCO사의 T-123 니켈로 형성된 균질 혼합물을 포함하는 동일 게터 장치의 일련의 샘플로 실례 1의 시험을 반복하였다. 2개의 니켈 형태들 사이의 중량비와 300mg의 바륨을 증발시키는데 필요한 시간은 표 1에 기록하였다.

실례 3

실례 1의 시험은 250㎛이하의 입자 입자 크기를 갖는 660㎎의 BaAl₄분말과, 실례 1에 기술된 바와 같은 ″젯트 밀″기술을 사용하여 수득된 본질적으로 구형 형태인 590mg의 니켈 분말과 그리고 전체 740mg의 니켈 중량에 대해 150㎎의 INCO사의 T-123 니켈로 형성된 균질 혼합물을 포함하는 동일 게터 장치의 일련의 샘플로 실례 1의 시험을 반복하였다. 2개의 니켈 형태들 사이의 중량 비와 300mg의 바륨을 증발시키는데 필요한 시간은 표 1에 기록하였다.

실례 4(비교예)

250㎛이하의 입자 입자 크기를 갖는 660㎎의 BaAl₄분말과, 및 740mg의 T-123 니켈 분말로 형성된 균질 혼합물을 포함하는 동일 게터 장치의 일련의 샘플로 실례 1의 시험을 반복하였다.

표 1

실 례	NiS: NiD	전체 시간(초)
1	1 : 2.36	36
2	1 : 1	30
3	3.93 : 1	29
4	/	40

상기 표 1에 기록된 결과에 따라, 다른 조건이 동일하다면, 본질적으로 구형 형태의 분말 및 수지상 형태의 니켈 분말의 혼합물을 사용하여, 바륨을 증발시키는데 필요한 전체 시간이 단일 형태의 니켈을 사용하는 경우와 비교하여 감소되어 수득되며, 나아가, 이들 분말 혼합물은 상기 분말 패킷의 우수한 기계적 특성을 수득하여 게터 장치를 용이하게 제조할수 있도록 한다.

Claims (1)

1. BaAl₄분말과 니켈 분말이 존재하는 금속 용기를 포함하는 증발성 게터 장치에 있어서,

   상기 니켈 분말이 제 1 형태는 구형이며 제 2 형태는 수지상인 2개의 서로 다른 형태의 입자의 혼합물로 형성되고, 상기 니켈의 제 1 및 제 2 형태의 중량비가 4 : 1 내지 1 : 2.5의 범위인 것을 특징으로 하는 증발성 게터 장치.