KR850000706B1 - 금속소자에 열흑면을 제공하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속소자에 열흑면을 제공하는 방법

캐소드 축과 캐소드 축의 내면에 형성된 열흑면을 갖는 캐소드의 도면.

본 발명은 하나 이상의 금속 합금들이 1내지 수 ㎛의 두께를 갖는 층 형태로 금속소자상에 제공되고, 상기 금속들 또는 금속합금들은 소자 재료와 더불어 또는 서로 관련하여 적어도 하나의 금속 화합물을 형성하며, 상기 금속 화합물은 실질적인 불활성 분위기에서 가열해 주므로서 얻어지도록 된 금속소자에 열흑면(熱黑面)을 제공하는 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 디이프 드로우잉된 캐소드 축의 적어도 내면상에 열흑면을 제공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속들의 열에너지 흡수 및 방사능력은 그들 금속에 열흑면을 제공해 주므로써 증가될 수 있다는 것은 공지되어 있다. 예를 들어, 칼라 표시관내의 소위 섀도우 마스크는 열방사능력을 증가시키기 위해 검게되어 있다. 또한 캐소드 축에 있어서 이러한 방식으로 짧은 예열시간을 갖는 간접적으로 가열된 캐소드를 얻기 위해 내부 및 외부표면을 열적으로 검게 하는 것도 공지되어 있다.

처음에 언급한 바와 같은 방법은 독일연방공화국 특허명세서 제 868,026호에 발표되어 있다. 이 명세서에는 예를 들어 대략 10㎛ 두께의 얇은 알루미늄층 또는 알루미늄 합금층을 몰리브덴상에 제공하도록 된 금속에 열흑면을 제공하는 방법이 설명되어 있다. 불활성 분위기에서 가열해 주므로써 알루미늄과 몰리브덴으로 이루어진 금속 화합물의 거칠은 표면층이 형성된다. 예를 들어 Al₃Mo로 이루어진 이러한 열흑면층의 결점은 알루미늄이 고온에서 화합물로부터 증발하므로서, 그 결과 열흑면층이 덜 검게 된다는 것이다. 게다가 이러한 흑면 피복물들이 전자관, 표시관 및 촬상관 등에 사용되는 경우, 증발된 알루미늄은 이들 관내의 어딘가에 바람직스럽지 않은 금속 거울을 형성한다.

따라서 본 발명의 한 목적은 금속 소자에 고온 및 높은 열부하를 견딜 수 있는 열흑면을 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 다른 목적은 디이프 드로우잉된 캐소드축의 적어도 내면상에 열흑면을 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 처음에 언급한 종류의 방법에 있어서, 알루미늄으로 이루어지거나 또는 몰리브덴, 니켈, 철, 텅스텐 또는 구리그룹의 금속들 중 하나와 알루미늄으로 이루어지는 1 내지 10㎛두께의 층을 금속소자상에 적용해 주는 단계와, 상기 금속들 중의 하나와 더불어 알루미늄 화합물을 형성하기 위해 알루미늄 또는 상기 금속들 중의 어떤 것과도 실질적으로 반응하지 않는 분위기하에서 상기 금속소자 및 겹쳐진 층을 가열해주는 단계와, 알루미늄 화합물 속의 모든 알루미늄이 실질적으로 산화알루미늄으로 화학변화되어 열흑면층을 형성하도록 습한 수소 분위기하에서 950℃ 내지 1,200℃로 가열해 주므로서 알루미늄 화합물을 부분적으로 산화시켜주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 제공된 층은 알루미늄만으로구성될 수 있다. 그러나 다른 방안으로 예를 들어 분자비가 Al₃Mo인 알루미늄과 몰리브덴으로 이루어진 층이 제공될 수도 있으므로, 알루미늄 화합물을 보다 용이하게 형성할 수가 있다. 알루미늄과 가능한 다른 금속들은 전기분해, 전기영동, 증기증착 또는 스퍼터링(sputtering)에 의해 제공될 수 있거나 또는 혼합된 알루미늄 분말 필요에 따라서는 상기 금속들 중의 다른 금속분말을 갖는 혼합된 알루미늄 분말을 현탁액층에 제공해주므로서 마련될 수 있다. 또한 950℃ 내지 1,200℃로 습한 수소 분위기하에서 가열하는 것은 화합물속의 모든 알루미늄이 실질적으로 산화 알루미늄으로 화학변화되고 열흑면층이 생성되도록 하기 위한 것이다. 즉 상술한 바와 같은 부분적인 산화를 위해 온도는 어느 정도까지 충분히 높아야 되지만, 너무 높게 되면 알루미늄이 증발되고 화합물 중의 다른 금속이 산화되므로써 바람직스럽지 못한 결과를 초래하기 때문에 적절한 가열온도의 한정이 필요한 것이다.

간접적으로 가열된 캐소드들에 있어서, 필라멘트는 방출부재가 고착된 캐소드축내에 제공된다. 캐소드축의 내부 표면을 열적으로 검게 제조하므로서 필라멘트로부터의 열에너지는 빨리 그리고 효과적으로 흡수된다. 또한 캐소드축의 외축에 열흑면을 제공한다면, 고온에서 많은 열에너지가 방사되므로 캐소드를 방출온도로 유지하기 위해서는 비교적 큰 가열에너지가 필요하게 된다. 그러나 이러한 큰 가열에너지는 캐소드의 예열시간을 짧게 해 준다. 지금까지는 디이프 드로우잉된 캐소드축의 내면상에 고온(예를 들면, 1,000℃)에 견딜수 있는 매우 양호한 열흑면층을 제공하는 것이 어렵다고 입증되어 왔다.

본 발명에 따르면, 적어도 한 표면이 상기 금속그룹들 중의 금속으로 이루어지거나 또는 상기 금속그룹들중의 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어지는 판을 사용하고, 상기 금속 또는 합금은 얇은 알루미늄층으로 피복되거나 또는 알루미늄 화합물로 화학변화될 알루미늄과 상기 금속들 중의 적어도 하나로 이루어진 층으로 피복되며, 다음에 이렇게 피복된 판으로부터 디이프 드로우잉 공정에 의해 캐소드축을 제조한 후, 습한 수소 분위기하에서 열처리를 수행하는 방법에 의해, Al₂O₃를 포함하며 고온에 견딜 있는 수 ㎛ 두께의 열흑면층이 적어도 내면상에 피복된 디이프 드로우잉 방식의 캐소드축을 제조할 수가 있다.

화합물이 형성된 후에 그리고 습한 수소 분위기하에서 열처리를 하기 전에 디이프 드로우링 공정을 수행하므로서 균열이나 손상이 없는 매우 양호한 열흑면층이 얻어진다. 이 경우에 있어서의 알루미늄층의 층 두께는 4 내지 5㎛이상이 되어서는 안된다. 왜냐하면, 흑면층의 두께가 너무 두꺼울 경우에는 판 재료가 결코 디이프 드로우잉될 수 없기 때문이다. 또한 층의 최소 두께는 완전한 흑면층을 얻을 수 있도록 1㎛정도 되어야만 한다.

금속소자는 적어도 그 표면이 상기 금속그룹들중의 금속으로 이루어지거나 또는 상기 금속그룹들중의 금속들을 포함하는 합금으로 이루어진다. 따라서 금속소자는 예를 들어 니켈이 피복된 철 캐소드축이거나 또는 충화재료로 된 다른 소자이거나 또는 니켈-철 합금, 구리-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금과 같은 합금일 수 있다.

이하, 몇몇 실시예들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

증기증착에 의하여 100㎛ 두께의 몰리브덴판의 한 면에 2㎛ 두께의 알루미늄층이 제공된다. 다음예 이렇게 피복된 판은 무산소 분위기, 예를 들어 진공이나 또는 건조 수소와 같은 보호가스내에서 800℃로 가열된다. 알루미늄층은 몰리브덴과 반응하여서 Al₃Mo를 포함하는 흑면층이 형성된다. 그 후에 이 판은 내면상에 열흑면이 있는 디이프 드로우잉된 캐소드축을 제조하기 위한 기초재료로서 사용된다. 이와같이 하여 제조된 캐소드축은 다음에 습한 수소(0℃ 내지 가능한 20℃가지의 노점)내에서 1,000℃로 가열된다. 필요한 최소온도는 950℃이다. 이는 알루미늄 함유층의 부분적인 산화를 보장해 주기 위해 최소한으로 필요로 하는 온도이다. 이러한 가열 공정의 결과 알루미늄-몰리브덴 화합물로부터의 알루미늄이 산화 알루미늄으로 변화되므로서, 캐소드축의 내면에 산화 알루미늄을 포함하며 고온에 견딜 수 있는 양호한 열흑면이 얻어지게 된다.

[실시예 2]

부틸 아세테이트에 매우 작은 알루미늄 입자들이 함유되어 있는 현탄액 속에 철 섀도우 마스크를 담그고, 이 섀도우 마스크상에 대략 2㎛ 두께의 알루미늄층을 증착시킨다. 이것을 건조시킨 후, 이와같이 하여 피복된 마스크를 무산소 분위기에서 750℃로 가열한다. 그러면 알루미늄층이 철과 반응하여 열흑면층을 형성한다. 다음에 섀도우 마스크는 습한 수소 분위기에서 1,100℃로 가열되며, 따라서 알루미늄이 알루미늄-철 화합물로부터 산화되어서 내열흑면(resistent thermally black surface)이 얻어진다.

[실시예 3]

스피터링 공정에 의해 냉각 구리판에 알루미늄과 구리로 이루어진 5㎛ 두께의 층을 제공한 다음, 불활성 분위기에서 대략 800℃로 가열한다. 그 후에 이 냉각판을 습한 분위기에서 1,000℃로 가열한다. 이렇게 처리된 냉각판은 검은색을 띠지 않고 다소 노란색을 띤다. 그러나 산화 알루미늄을 포함하는 이러한 노란 표면의 피복물은 열적으로 검다(열방사에 대한 흑면).

[실시예 4]

미리 니켈층이 제공되어 있는 철 섀도우 마스크상에 증기증착에 의하여 대략 2㎛ 두께의 알루미늄층을 제공하고, 이렇게 처리된 마스크를 진공상태에서 대략 800℃로 가열한다. 그러면 알루미늄층은 니켈과 반응하여 열흑면층을 형성한다. 다음에 섀도우 마스크는 습한 수소분위기에서 대략 1,100℃로 가열되고, 따라서 알루미늄이 알루미늄-철 화합물로부터 산화되어 고온에 견딜 수 있는 열흑면이 얻어진다.

[실시예 5]

증기증착에 의하여 철-니켈합금, 즉 FeNi(50/50)로 이루어진 전자관용 권선 그리드에 2㎛ 두께의 알루미늄층이 제공된 다음, 진공상태에서 이것을 대략 800℃까지 가열한다. 다음에 그리드를 습한 수소 분위기에서 대략 1,000℃로 가열해 주므로서 열에 매우 강한 열흑면이 얻어진다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도면은 캐소드 축과 그 내면에 형성된 열흑면을 갖는 캐소드를 도시한 것이다. 필라멘트(1)는 0.05mm의 벽 두께를 갖는 디이프 드로우잉된 몰리브덴 캐소드축(2)내에 제공된다. 본 발명에 따른 방법에 의하여, 캐소드축의 내면이 Al₂O₃를 포함하는 대략 3㎛ 두께의 열흑면층(3)으로 피복되므로써, 필라멘트에 의해 방사된 열 에저지는 신속하게 그리고 효과적으로 흡수될 수 있다. 홀더(6)와 홀더 내부에 방출재료가 충진된 텅스턴 부재(7)로 이루어진 방출부재(5)는 캐소드 축의 단부면(4)에 고착된다. 표면(8)은 캐소드의 방출표면을 형성해 준다.

Claims (1)

1. 표면이 몰리브덴, 니켈, 철, 텅스텐, 구리그룹 중의 금속으로 이루어지거나 또는 둘 이상의 이들 금속들의 합금으로 이루어지는 금속 소자에 열흑면을 제공하는 방법에 있어서, 알루미늄으로 이루어지거나 또는 몰리브덴, 니켈, 철, 텅스텐, 구리그룹의 금속들 중 하나와 알루미늄으로 이루어지는 1 내지 10㎛ 두께의 층을 금속 소자상에 적층해주는 단계와, 상기 금속들 중의 하나와 더불어 알루미늄 화합물을 형성하기 위해 알루미늄 또는 상기 금속들 중의 어떤것과도 실질적으로 반응하지 않는 불활성 분위기하에서 상기 금속소자 및 겹쳐진 층을 가열해주는 단계와, 알루미늄 화합물 속의 모든 알루미늄이 실질적으로 산화 알루미늄으로 화학변화되어 열흑면층을 형성하도록 습한 수소 분위기하에서 950℃ 내지 1,200℃로 가열해주므로서 알루미늄 화합물을 부분적으로 산화시켜주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속소자에 열흑면을 제공하는 방법.

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