KR20010096324A - Composition of rail structure in colour crt - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 칼라음극선관용 함침형 음극 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다공질 소결체의 기공율 및 기공의 크기를 효율적으로 제어함으로써 전자 방사물질의 함침효율을 높일수 있을 뿐만아니라 안정적인 전자 방사가 일어날 수 있도록하는데 적합한 음극에 관한 것이다.The present invention relates to an impregnated cathode for a color cathode ray tube and a method of manufacturing the same, and in particular, by effectively controlling the porosity and the pore size of the porous sintered body, it is possible to increase the impregnation efficiency of the electron emitting material and to allow stable electron emission to occur. It relates to a suitable negative electrode.
칼라음극선관은 도 1과 같이 내측면에 형광막이 형성된 패널(1)과 내측면에 전도성을 갖는 흑연이 도포된 펀넬(2)이 글라스로 융착되어 지며, 펀넬(2)의 네크 부(3)에는 전자빔을 발생시키는 전자총(4)이 장착되어 있고, 전자총내에는 열전자를 방출하는 음극(Cathode)(5)이 내장되어 있으며 음극은 열과 음극에 인접한 다수의 전극(6)에 인가되는 전압에 의해 음극으로 부터 열전자가 방출된다.In the color cathode ray tube, as shown in FIG. 1, a panel 1 having a fluorescent film formed on an inner surface thereof and a funnel 2 coated with conductive graphite on an inner surface thereof are fused with glass, and a neck portion 3 of the funnel 2 is formed. It is equipped with an electron gun 4 for generating an electron beam, and a cathode 5 which emits hot electrons is built in the electron gun, and the cathode is formed by a voltage applied to a plurality of electrodes 6 adjacent to the heat and the cathode. Hot electrons are emitted from the cathode.
그리고 패널(1)의 내측에는 색선별 전극인 새도우마스크(7)가 프레임에 의하여 지지되어 있으며, 펀넬의 외주면에는 전자빔을 좌우로 편향시켜 주는 편향요크 (8)가 장착되어 있다.Inside the panel 1, a shadow mask 7, which is a color-selective electrode, is supported by a frame, and a deflection yoke 8 for deflecting the electron beam from side to side is mounted on the outer circumferential surface of the funnel.
이렇게 구성된 음극선관은 전자총에 영상신호를 입력하면 전자총의 캐소드로 부터 열전자가 방출되며 방출된 전자는 전자총의 각 전극에서 인가된 전압에 의해 패널쪽으로 가속 및 집속과정을 거치면서 진행하며, 이때 전자는 펀넬의 네크부에 장착된 마그네트의 자계에 의해 전자빔의 진행경로가 조정되며 조정된 전자빔은 편향요크(9)에 의해 패널의 내면에 주사되는데, 편향된 전자빔은 패널의 내측면 프레임에 결합된 새도우마스크(7)의 가는 구멍(slot)을 통과하면서 색선별이 이루어지고, 선별된 전자빔은 패널 내면 각각의 형광막에 충돌하여 발광시킴으로써 영상신호를 재현한다.In the cathode ray tube configured as described above, when the image signal is input to the electron gun, hot electrons are emitted from the cathode of the electron gun, and the emitted electrons are accelerated and focused toward the panel by the voltage applied from each electrode of the electron gun. The propagation path of the electron beam is adjusted by the magnetic field of the magnet mounted on the neck of the funnel, and the adjusted electron beam is scanned on the inner surface of the panel by the deflection yoke 9, and the deflected electron beam is shadow mask coupled to the inner frame of the panel. Color selection is performed while passing through the thin slot (7), and the selected electron beams collide with each fluorescent film on the inner surface of the panel to emit light to reproduce an image signal.
최근 화면의 대형화, 고정세화 등의 추세에 따라 고해상도, 고휘도 특성이요구되고 있으며 이를 충족시키기 위해 고전류 밀도하에서 음극(5)을 동작시키고 있다. 현재까지의 음극선관용 음극(5)은 전자 방사 재료에 따라 산화물 음극과 함침형 음극으로 대별되는데, 산화물 음극은 고전류 밀도하에서 동작시 안정적인 전자 방출 특성이 미흡하여 고전류 밀도하에서의 구동에 함침형 음극이 많이 사용되고 있다.Recently, high resolution and high brightness characteristics are required in accordance with the trend of screen enlargement and high definition, and the cathode 5 is operated under a high current density to satisfy this. To date, cathode 5 for cathode ray tubes is roughly classified into an oxide cathode and an impregnated cathode according to the electron emission material. The oxide cathode has a poor electron emission characteristic when operated under high current density. It is used.
이러한 함침형 음극(5)은 도 2와 같이, 텅스텐(W)또는 몰리브덴 (Mo)등과 같은 내열성 금속 분말을 압축, 소결하여 20∼25%의 기공을 갖는 펠렛에 BaO, CaO, Al2O3등과 같은 전자방사 물질을 수소분위기에서 용융 함침시킨 기체금속 (9)을 만들고, 상기 기체금속(9)을 몰리브덴(Mo) 또는 탄탈륨(Ta)등으로된 음극컵 (10)의 내부에 삽입시키고 측면을 레이져 용접한다.As shown in FIG. 2, the impregnated cathode 5 compresses and sinters a heat-resistant metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) to form a BaO, CaO, Al 2 O 3 in a pellet having a pore of 20 to 25%. A gaseous metal 9 is formed by melting and impregnating an electrospinning material such as hydrogen in an atmosphere of hydrogen, and the gaseous metal 9 is inserted into a cathode cup 10 made of molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) and the like. Laser weld.
그리고 음극컵(10)의 외측면에 내열금속(Mo 또는Ta)으로된 원통형 음극슬리브(11)를 부착 고정하며, 이 음극슬리브(11)는 히터(12)로 부터의 열복사 효율을 높이기 위해 내면(11a)은 흑화층으로 형성되고 외면(11b)은 흑화가 않된 이중막으로 형성된다. 그리고 슬리브(11)의 하단부와 홀더(14)는 리본(13)으로 연결된다.In addition, a cylindrical cathode sleeve 11 made of heat-resistant metal (Mo or Ta) is attached and fixed to an outer surface of the cathode cup 10, and the cathode sleeve 11 has an inner surface for increasing heat radiation efficiency from the heater 12. 11a is formed of a blackening layer, and the outer surface 11b is formed of a double film not blackened. The lower end of the sleeve 11 and the holder 14 are connected to the ribbon 13.
상기한 함침형 음극의 동작을 위해서는 먼저 히터(12)로 부터 열이 기체금속 (9)으로 전달되어야 하며 이렇게 전달된 열을 이용하여 함침된 BaO등의 산화물이 텅스텐(W)등의 금속과 환원반응이 일어나 바륨(Ba)원자가 생성되어 전자 생성원을 형성한다.In order to operate the impregnated cathode, heat must first be transferred from the heater 12 to the gas metal 9, and oxides of BaO and the like impregnated using the transferred heat are reduced with metals such as tungsten (W). The reaction occurs to form a barium (Ba) atom to form an electron generating source.
또한 바륨(Ba)원자는 이 열을 흡수하여 전자를 방출하게된다.In addition, barium (Ba) atoms absorb this heat to emit electrons.
BaO, CaO, Al2O3,의 몰비가 5:3:2 이고, 고융점 금속이 텅스텐(W)일 때. 전자 생성 메커니즘은 다음과 같이 나타난다.When the molar ratio of BaO, CaO, Al 2 O 3 , is 5: 3: 2, and the high melting point metal is tungsten (W). The electron generation mechanism is shown as follows.
5BaO3. 3CaO2. Al2O3+ W = BaAl2O4+ 3/4Ca2BaWO6+1/4Ca3WO6+9/4Ba+3/4Ca5 BaO 3 . 3CaO 2 . Al 2 O 3 + W = BaAl 2 O 4 + 3 / 4Ca 2 BaWO 6 + 1 / 4Ca 3 WO 6 + 9 / 4Ba + 3 / 4Ca
Ba + 열 = Ba2++ 2eBa + heat = Ba 2+ + 2e
상기 화학식으로 부터 전자 방사물질과 텅스텐과의 반응에 의해 바륨(Ba)의 생성량을 증대시켜야 전자 방사량을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.From the above formula, it can be seen that the amount of electron radiation can be increased by increasing the amount of barium (Ba) produced by the reaction between the electron emitting material and tungsten.
상기와 같은 기체금속(9)은 도 3 및 도 4와 같이 기공 부분에 전자 방사물질이 함침된 형상을 갖게 된다. 상기한 다공질 소결체를 얻기 위한 종래의 프레스를 이용한 성형 방법은 도 5와 같이 고융점 금속 분말(주로 텅스텐)을 다이스(15)에 일정량 넣고 펀치(16)로 하중을 가하는 방식으로써, 프레스 성형시는 프레스 압력이 집중되는 상단과 하단 부분에서는 기공율이 낮으면서 기공의 크기도 작으나 중심부에서는 기공율이 크다는 것을 알 수 있다.The base metal 9 as described above has a shape in which the electron emitting material is impregnated into the pore portion as shown in FIGS. 3 and 4. The molding method using a conventional press for obtaining the above-mentioned porous sintered body is a method in which a high melting point metal powder (mainly tungsten) is put into a die 15 and a load is applied to the punch 16 as shown in FIG. In the upper and lower portions where the press pressure is concentrated, the porosity is low and the pore size is small, but the porosity is large in the center portion.
이렇게 형성된 다공체를 소결시킴으로써 함침형 음극 다공질 소결체를 얻게 된다. 종래의 경우 소결하기 전의 고융점 금속인 텅스텐 다공질체의 평균 기공율은 20∼30% 이지만 소결 후는 평균 20% 정도이다.By sintering the porous body thus formed, an impregnated cathode porous sintered body is obtained. In the conventional case, the average porosity of the tungsten porous body, which is a high melting point metal before sintering, is about 20 to 30%, but about 20% on average after sintering.
그러나 종래의 방법은 텅스텐 재질의 다공질 소결체 내에서의 기공의 분포를 제어할 수 없어 펀치와 다이의 하중을 덜 받는 중심부에서 기공이 집중되어 기공율이 높고 또한 기공의 크기도 크게 된다. 즉, 기공율 및 기공의 크기가 중심부에서 가장 크고 중심에서 멀어질수록 기공율 및 기공의 크기가 작아짐에 따라 전자 방사물질을 함침시 문제점을 안고 있다.However, the conventional method cannot control the distribution of pores in the porous sintered body made of tungsten, so that the pores are concentrated at the center of which the punch and die are less loaded, thereby increasing the porosity and increasing the pore size. That is, as the porosity and pore size are the largest in the center and farther away from the center, the porosity and the pore size become smaller, which causes problems when impregnating the electron emitting material.
즉, 전자 방사 물질을 용융 함침시 기공율이 낮고 기공의 크기가 작은 다공질 소결체와 함침액의 계면(다공질 소결체의 바닥면)에서 압력 강하가 작아 함침이 잘 이루어지지 않으며 함침 속도도 느리게 되는데, 이는 다공질 매체에 대한 다시의 법칙(Darcy,s law)을 이용하여 (1)식으로 부터 잘 설명된다.That is, the pressure drop is small at the interface between the porous sintered body and the impregnating liquid (bottom surface of the porous sintered body) having a low porosity and a small pore size when melting the electrospinning material, so that impregnation is poor and the impregnation rate is slow. using a law of the back of the medium (Darcy, s law) from the formula (1) is well documented.
U = -K/μ(dP/dx) ................(1)U = -K / μ (dP / dx) ... (1)
여기서 U, k, μ 및 dP/dx는 각각 용액의 침투 속도, 다공질체의 침투율, 용액의 점도 및 압력 강하이다. 상기 (1)식으로 부터 침투 속도는 압력 강하에 비례함을 볼 수 있다. 압력 강하는 다공질 매체의 기공율 및 기공 크기의 분포에 의존하여 기공율 및 기공의 크기가 클 수록 압력 강하가 크게 걸려 용액의 침투 속도가 증가 한다.Where U, k, μ and dP / dx are the penetration rate of the solution, the penetration rate of the porous body, the viscosity and the pressure drop of the solution, respectively. From the above equation (1) it can be seen that the penetration rate is proportional to the pressure drop. The pressure drop depends on the distribution of porosity and pore size of the porous medium, and the larger the porosity and pore size, the greater the pressure drop and the higher the rate of penetration of the solution.
따라서 함침액과 다공질 소결체의 계면에서의 압력 강하가 작으면 함침 속도가 느릴 뿐만 아니라 다공질 소결체의 전 부분에 걸쳐 함침이 이루어지지 않고 도 4와 같이 국부적으로 함침액이 집중되기도 한다. 이는 전자 방사 물질의 함침시간은 정해져 있으며 짧은 시간에 이루어져 함침 효율이 떨어지면 상대적으로 전자 방사 물질의 함침량이 적을 수 있기 때문이다. 이런 특징은 함침형 음극을 음극선관에 탑재시 전자 방출 특성의 불안정성을 초래하게 된다.Therefore, when the pressure drop at the interface between the impregnating solution and the porous sintered body is small, the impregnation rate is not only slow but also impregnation is not performed over the entire portion of the porous sintered body, and the impregnation liquid is concentrated as shown in FIG. 4. This is because the impregnation time of the electron-emitting material is fixed and the impregnation efficiency of the electron-emitting material may be relatively low if the impregnation efficiency is reduced in a short time. This feature causes instability of electron emission characteristics when the impregnated cathode is mounted in the cathode ray tube.
가령, 전자 방사 물질이 기체금속(9)의 전 부분에 걸쳐 고르게 분포되어 있을 지라도 기체금속(9)의 밑부분에 비해 전자 방사 물질의 함침량이 작아 전자 방사 물질과 텅스텐의 환원 반응이 일어나지 않기 때문에 히터로 부터 전달되는 열의 저항층 역할을 하게 된다.For example, even if the electron emitting material is distributed evenly over the entire portion of the base metal 9, since the impregnation amount of the electron emitting material is smaller than that of the base metal 9, the reduction reaction of the electron emitting material and tungsten does not occur. It acts as a resistive layer of heat transferred from the heater.
그리고 전자 방사 물질이 기체금속(9)의 중심부에만 집중될 경우 전자 방사물질과 환원제 역할을 하는 텅스텐의 반응량이 작아 전자 생성원 인 바륨(Ba)생성량이 줄어 들어 시간이 지남에 따라 음극으로 부터 전자의 방출량이 작아진다.When the electron emitting material is concentrated only at the center of the base metal 9, the reaction amount between the electron emitting material and tungsten, which acts as a reducing agent, is small, and the amount of generation of barium (Ba), which is an electron generation source, decreases, causing electrons from the cathode to decay over time. The emission amount of becomes small.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 함침형 음극용 다공성 소결체에 대하여 하단에서는 고(高)기공율 및 대(大) 기공을 갖고 상단으로 갈수록 저(低)기공율 및 소(小)기공을 갖는 다공질 소결체로함으로써, 전자 방사 물질이 다공성 소결체 내에서 빠르고 균일하게 분포될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, the porous sintered body for the impregnated cathode has a high porosity and a large pore at the bottom and a low porosity and a small pore toward the top The purpose of the porous sintered body having pores is to enable the electron emitting material to be distributed quickly and uniformly in the porous sintered body.
도 1은 칼라음극선관의 구조도1 is a structural diagram of a color cathode ray tube
도 2는 함침형 음극구조도2 is an impregnated cathode structure diagram
도 3은 종래의 다공질 소결체의 기공도를 나타낸 상태도3 is a state diagram showing the porosity of a conventional porous sintered body
도 4는 종래의 성형체를 얻기위한 프레스 성형 상태도Figure 4 is a press molding state diagram for obtaining a conventional molded body
도 5는 도 3의 기공에 전자방사물질이 함침된 상태도5 is a state impregnated with an electron-emitting material in the pores of FIG.
도 6은 본 발명에 따른 공융점 금속분말과 경질 저융점 입자가 프레스된 다공질체의 상태도6 is a state diagram of a porous body in which a eutectic metal powder and hard low melting point particles are pressed according to the present invention.
도 7은 본 발명의 다공질 소결체에 전자방사 물질이 함침된 펠렛의 상태도7 is a state diagram of the pellets impregnated with the electrospinning material in the porous sintered body of the present invention
도 8은 음극의 수명 시험 결과를 나타낸 비교 그래프8 is a comparison graph showing the life test results of the negative electrode
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
5 : 음극 9 : 기체금속5 cathode 9 gas metal
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 함침형 음극용 다공질 소결체의 기공율 및 기공의 크기가 밑면으로부터 위쪽으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 칼라음극 선관용 함침형 음극으로 이루어진다.The present invention for achieving the above object is made of the impregnated cathode for color cathode tube, characterized in that the porosity and the pore size of the porous sintered body for the impregnated cathode is smaller from the bottom toward the top.
상기한 다공질 소결체는 밑면에서는 기공율이 25∼30%이고 , 기공의 크기가 7∼15㎛이면서, 위쪽으로 갈수록 기공율 및 기공의 크기가 작아지는데 위쪽의 기공율은 15∼20%이고, 기공의 크기는 3∼7㎛으로 된다.The porous sintered body has a porosity of 25 to 30% at the bottom, and a pore size of 7 to 15 μm, while the porosity and pore size decreases toward the upper side, the porosity of the top is 15 to 20%, and the pore size is It becomes 3-7 micrometers.
상기한 함침형 음극을 제조함에 있어서는 고융점 금속 분말(주로 텅스텐 분말 사용, 입경 2∼4㎛)과 상기 텅스텐의 소결온도 보다 융점이 낮은 저융점 입자(입경 1∼3㎛)를 함께 프레스 다이에서 압축 성형하고, 이를 고온으로 가열하여 저융점 입자를 용융, 증발시킨 후 소결시켜 고융점 금속의 다공질 소결체를 얻는다. 상기와 같이 경질의 저융점 입자를 사용하는 것은 고융점 금속 분말과 함께 프레스할 때 압력에 의해 입자가 변형되는 것을 막기 위한 것이다.In the preparation of the impregnated cathode, a high melting point metal powder (mainly using tungsten powder, particle diameter of 2 to 4 µm) and low melting point particles (particle diameter of 1 to 3 µm) having a lower melting point than the sintering temperature of the tungsten are used together in a press die. Compression molding is carried out, and this is heated to a high temperature to melt and evaporate the low melting point particles, followed by sintering to obtain a porous sintered body of a high melting point metal. The use of hard low melting point particles as described above is intended to prevent the particles from being deformed by pressure when pressed together with the high melting point metal powder.
상기한 제조 방법을 보다 상세히 설명하면, 먼저, 본 발명에서 고융점 금속으로 사용한 텅스텐(경도: 7.5)분말을 융점이 낮은 구리(경도: 3.0, 융점: 1358K), 알루미늄(경도: 2.75, 융점: 934K), 아연(경도: 2.5, 융점: 693K)등의 금속 입자와 함께 프레스 다이에 넣는다.The above-described manufacturing method will be described in more detail. First, the tungsten (hardness: 7.5) powder used as the high melting point metal in the present invention has a low melting point of copper (hardness: 3.0, melting point: 1358K), aluminum (hardness: 2.75, melting point: 934K), zinc (hardness: 2.5, melting point: 693K) and the like, together with the metal particles in a press die.
상기한 고융점 금속 분말 및 저융점 금속 분말을 프레스 다이에 넣는 순서에 있어서는 먼저 소량의 저융점 입자와 텅스텐 분말을 혼합하여 일정 높이의 다이에 넣은 후 상층부에는 텅스텐 분말을 넣는다. 그리고 펀치로 압축하게 되면 다공질 성형체의 바닥으로부터 일정 높이까지 소량의 저융점 입자가 도 6과 같이 분포하게 된다. 즉, 도 6과 같이 하중이 집중되는 윗쪽과 아래쪽에서는 기공의 크기가 작으면서 기공율도 작다는 것을 보여준다.In the procedure of putting the high melting point metal powder and the low melting point metal powder into a press die, first, a small amount of low melting point particles and tungsten powder are mixed and put into a die of a predetermined height, and then tungsten powder is placed in an upper layer portion. When compressed with a punch, a small amount of low melting point particles are distributed from the bottom of the porous molded body to a predetermined height as shown in FIG. 6. That is, as shown in Figure 6 shows that the porosity is small while the size of the pore in the upper and lower concentration load.
이런 저융점 입자와 텅스텐 분말이 함께 프레스된 다공질 성형체를 고온의 로(爐)에서 가열하면 저융점 입자가 용융되면서 저융점 입자가 차지하고 있던 부분이 기공을 형성하게 된다. 이때의 온도는 텅스텐 입자가 소결이 일어나지 않는 온도가 되어야 저융점 입자가 빠져나간 자리에 기공을 형성함으로 로(爐) 온도을 너무 높게 해서는 않된다.When the porous molded body pressed together with the low melting point particles and the tungsten powder is heated in a high temperature furnace, the low melting point particles are melted to form pores in the portion occupied by the low melting point particles. The temperature at this time should be a temperature at which tungsten particles do not sinter, and thus the furnace temperature should not be made too high by forming pores at the place where the low melting point particles escape.
이렇게 만들어진 다공질 성형체를 진공 또는 환원분위기에서 소결함으로써하단에서는 고(高)기공율 및 대(大)기공을 갖고, 상단에서는 저(低)기공율 및 소(小)기공을 갖는 최종의 다공질 소결체를 얻게 된다.By sintering the porous molded body thus produced in a vacuum or reducing atmosphere, a final porous sintered body having a high porosity and a large pore at the bottom and a low porosity and a small pore at the top is obtained. .
상기와 같이 제조된 본 발명은 다공질 소결체의 하단에서 부터 경질 저융점 입자가 차지 했던 높이 까지는 기공율과 기공의 크기가 크다. 그리고 저융점 입자가 없고 고융점 금속 분말만 있는 영역에서는 기공율 및 기공의 크기가 위로 갈수록 점차 작아진다.The present invention prepared as described above has a large porosity and pore size from the bottom of the porous sintered body to the height occupied by the hard low melting point particles. In the region where there are no low melting point particles and only high melting point metal powders, the porosity and the pore size become smaller gradually upwards.
상기에서 기공의 크기란 다공질 소결체의 밑부분에 분포하는 개기공(Open Pore)이 아닌 폐기공(Closed Pore)의 크기를 말한다. 개기공이란 기공이 환원제 역할을 하는 고융점 금속에 의해 닫혀진 것이 아니라 고융점 금속 틈새로 기공이 계속 연결되어 있는 상태를 말한다.In the above description, the pore size refers to the size of closed pores, not open pores, which are distributed at the bottom of the porous sintered body. Open pores refer to a state in which pores are continuously connected to a high melting point metal gap rather than being closed by a high melting point metal serving as a reducing agent.
반면에 폐기공이란 환원제 역할을 하는 고융점 금속에 의해 기공이 둘러싸인 것을 말하는데, 다공질 소결체의 밑부분에서 폐기공이 커야 함침재를 다량 함유할 수 있고 함침재와 고융점 금속간의 환원 반응이 일어나기 쉬워 전자 방사량을 크게할 수 있다. 그리고 폐기공의 크기가 전자 방출면에서는 작아야 전자 생성원인 바륨(Ba)의 증발 손실을 줄일수 있다.On the other hand, the waste hole means that the pores are surrounded by the high melting point metal, which serves as a reducing agent. The radiation dose can be increased. In addition, the size of the discard hole should be small in terms of electron emission to reduce the evaporation loss of the barium (Ba), which is an electron source.
한편, 기공율이란 일정 부피안에서 기공이 차지하는 부피를 말하는 것으로 함침액과 다공질 소결체 계면의 기공율이 클수록 함침액의 흡수율이 커져 함침효율이 증가한다. 반면에, 전자 방출면인 다공질 소결체의 상면에서는 기공율 및 기공의 크기가 작아야 전자 생성원인 바륨(Ba)의 증발을 억제하여 장시간 동안 안정적인 전자 방사가 이루어지며 또한 음극선관의 내 전압(Stray)특성에도 유리하다.On the other hand, the porosity refers to the volume occupied by the pores in a certain volume, the larger the porosity at the interface between the impregnating liquid and the porous sintered body increases the absorption rate of the impregnating liquid increases the impregnation efficiency. On the other hand, in the upper surface of the porous sintered body, which is the electron emitting surface, the porosity and the size of the pores should be small to suppress evaporation of barium (Ba), which is the source of electron generation, to achieve stable electron emission for a long time, and also to withstand voltage characteristics of the cathode ray tube. It is advantageous.
이상과 같이 다공질 소결체의 최하단부 즉, 저융점 입자가 차지한 부분은 기공율 및 기공의 크기가 크고, 그 위의 영역은 상면으로 갈수록 기공율이 점점 작아지면서 최상면은 기공의 크기도 작아진다. 이런 특징을 갖는 다공질 소결체에 전자 방사 물질을 용융 상태에서 기공이 많이 형성된 바닥면을 통해서 함침시켜 도 7과 같은 함침형 음극용 기체금속을 얻고, 이 기체금속을 세척한 후 전자 방사 특성을 향상시키기 위해 기체금속의 전자 방출 표면에 금속이나 금속산화물 또는 이들의 복합 화합물로 박막을 형성시킨다.As described above, the lowermost portion of the porous sintered body, that is, the portion occupied by the low melting point particles, has a large porosity and a large pore size, and the upper portion of the porous sintered body has a smaller porosity, and the top surface has a smaller pore size. The porous sintered body having the above characteristics is impregnated through the bottom surface having many pores formed in the molten state to obtain an impregnated cathode base metal as shown in FIG. 7, and after washing the base metal to improve electron emission characteristics. To form a thin film of a metal, a metal oxide or a complex compound thereof on the electron emission surface of the gas metal.
이렇게 형성된 기체금속은 전자 방사물질이 반경 방향으로 고루 분포되어 있어 균일한 전자 방출이 일어날 수 있으며, 기체금속의 하단에서는 전자 방사 물질과 텅스텐과의 환원 반응으로 인해 전자 생성원인 바륨(Ba)의 생성이 원활하게 일어날수 있다. 뿐만아니라 기체금속의 다공질 소결체의 윗부분에 해당하는 전자 방출면은 기공율이 낮아 바륨(Ba)의 증발을 억제할 수 있다.The gas metal thus formed is uniformly distributed in the radial direction of the electron radiating material, and uniform electron emission may occur. At the bottom of the gas metal, generation of barium (Ba), which is an electron generating source, is caused by a reduction reaction between the electron emitting material and tungsten. This can happen smoothly. In addition, the electron emission surface corresponding to the upper portion of the porous sintered body of the base metal has a low porosity, thereby suppressing evaporation of barium (Ba).
이상에서와 같이 종래의 프레스 방법을 통해 형성된 다공질 소결체의 경우 하중이 다공질 소결체의 상.하에 집중되어 기공율 및 기공의 크기가 다공질 소결체의 중심부가 가장 크고 상.하면이 작다.As described above, in the case of the porous sintered body formed by the conventional press method, the load is concentrated above and below the porous sintered body, and the porosity and pore size are the largest in the center of the porous sintered body and the upper and lower sides are smaller.
이렇게 형성된 다공질 소결체는 전자 방사물질의 함침 효율이 떨어지고 더 나아가 불균일한 전자 방사 불질의 분포를 야기한다. 즉, 함침면의 압력 강하가 작아 짧은 시간 동안의 힘침 공정에서 국부적으로 전자 방사 물질이 함침되지 않은 곳이 생긴다. 이로 인해 음극선관의 수명 시험중에 시간에 따라 불안정한 전자 방사 특성을 보이게 된다.The porous sintered body thus formed is inferior in the efficiency of impregnation of the electrospinning material, and furthermore, causes a distribution of nonuniform electron radiation impurity. In other words, the pressure drop of the impregnated surface is small, so that a place where the electro-emissive material is not impregnated locally in a short time impregnation process occurs. This results in unstable electron emission characteristics with time during the life test of the cathode ray tube.
그러나 본 발명을 통한 다공질 소결체에 전자 방사물질을 함침시킨 경우는 전자 방출면 전면에서 균일한 전자 방사 물질을 얻을 뿐만아니라 음극선관의 수명 시험중에도 안정적인 전자 방사 특성을 확보할 수 있다.However, in the case of impregnating the electron emitting material in the porous sintered body according to the present invention, not only a uniform electron emitting material can be obtained on the entire surface of the electron emitting surface, but also stable electron emission characteristics can be obtained during the life test of the cathode ray tube.
다음은 실시예에 따라 설명한다.The following is described according to the embodiment.
저융점 입자로서 입경 1∼3㎛인 구리 분말을 사용하여 텅스텐 분말과 함께 프레스하여 평균 기공율 20%의 다공질체를 형성한 후 구리 분말을 용융시키기 위해 1100℃의 질소 분위기에서 가열한 후 텅스텐 다공질체를 진공중에서 소결함으로써 기공율 분포 및 기공의 크기가 제어된 다공질 소결체를 얻었다.이 다공질 소결체의 평균 기동율은 20%로서 소결전의 평균 기공율과 같지만, 다공질 소결체의 상단은 10∼15%이고, 하단은 25∼30%이다.Pressed together with tungsten powder using copper powder having a particle diameter of 1 to 3 µm as low melting point particles to form a porous body having an average porosity of 20%, and then heated in a nitrogen atmosphere at 1100 ° C. to melt the copper powder. Was sintered in vacuum to obtain a porous sintered body having controlled porosity distribution and pore size. The average starting ratio of the porous sintered body was 20%, which is the same as the average porosity before sintering, but the upper end of the porous sintered body was 10 to 15%, and the lower end was 25-30%.
폐기공의 크기는 다공질 소결체의 일부분에서는 7∼15㎛이고, 윗부분에서는 3∼7㎛를 갖는다. 여기서 폐기공의 크기란 다공질 소결체의 단면을 볼때 기공의 최대 길이를 측정한 것이다.The size of the waste pores is 7 to 15 µm in a part of the porous sintered body and 3 to 7 µm in the upper part. Herein, the size of the waste pores is a measure of the maximum length of pores when the cross section of the porous sintered body is viewed.
그리고 본 발명과 비교를 위해 종래의 프레스 방식을 채택하여 다공질 소결체를 제작하였다. 이 다공질 소결체 역시 평균 기공율은 20%이고, 중심부는 평균 25∼28%의 기공율을 갖고 상단과 하단은 12∼15%의 기공율을 갖으며, 폐기공의 크기는 밑부분과 윗부분에서 3∼7㎛를 갖고 중심부에서는 10∼13㎛이다.And a porous sintered body was manufactured by adopting a conventional press method for comparison with the present invention. This porous sintered body also has an average porosity of 20%, an average porosity of 25 to 28%, a top and bottom porosity of 12 to 15%, and the size of waste holes is 3 to 7 μm at the bottom and top. It is 10-13 micrometers in center part.
상기 두가지 다공질 소결체에 전자 방사 물질을 같은 조건에서 함침시킨 후 전자총에 탑제후 음극선관에서 시간에 따른 최대 양극 전류의 비를 측정하여 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타난 바와 같이 본 발명에 의해 제작된 함침형 음극이 종래의 방법으로 제작된 함침형 음극보다 시간에 따른 전자 방사 특성이 안정적임을 볼 수 있다. 이는 전자 방사 물질이 기체금속의 전부분에 균일하게 분포되어 있으면서 기체금속의 상단은 바륨(Ba)증발을 억제하고 기체금속의 하단은 전자 방사 물질의 환원 반응으로 인해 바륨(Ba)이 생성되기 때문이다.After impregnating the two porous sintered bodies under the same conditions, the ratio of the maximum anode current with time in the cathode ray tube after the top of the electron gun was measured and shown in FIG. 8. As shown in Figure 8 it can be seen that the impregnated cathode produced by the present invention is more stable electron emission characteristics with time than the impregnated cathode produced by a conventional method. This is because the electron emitting material is uniformly distributed over the entire portion of the base metal, and the top of the base metal suppresses evaporation of barium (Ba), and the bottom of the base metal produces barium (Ba) due to the reduction reaction of the electron emitting material. to be.
이상에서와 같이 본 발명은 함침형 음극용 다공질 소결체의 기공율 및 기공의크기가 전자 방출면인 상면에서는 작고 일정 깊이 이하에서는 기공율과 기공의 크기를 크도록 제어함으로써, 전자 방사 물질의 함침 효율을 높일 수 있을 뿐만아니라 안정적인 전자 방사가 일어날 수 있도록 전자 방사 물질을 기체금속의 전 부분에 걸쳐 함침시킬 수 있다.As described above, the present invention increases the impregnation efficiency of the electrospinning material by controlling the porosity and pore size of the porous sintered body for the impregnated cathode to have a small porosity and a pore size below a predetermined depth. In addition, the electron-emitting material can be impregnated over the entire portion of the gas metal so that stable electron emission can occur.
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