KR920001840B1

KR920001840B1 - 프릿 시일된 수상관을 위한 게터장치

Info

Publication number: KR920001840B1
Application number: KR1019860009992A
Authority: KR
Inventors: 알버트 피쉬 하버트; 마이클 팔샤 에드워드; 리 스코트코 산드라
Original assignee: 사에스 게터스 에이. 피. 에이; 파올로 델라 포르타
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1992-03-05
Also published as: MX168068B; JPH0586614B2; BR8606132A; EP0226244B1; US4717500A; EP0226244A1; DE3666308D1; KR870005433A; JPS62143349A; CA1284144C

Abstract

내용 없음.

Description

프릿 시일된 수상관을 위한 게터장치

제1도는 종래의 게터장치에 대한 부분단면도.

제2도는 수상관에 설치된 제1도의 게터장치를 나타낸 도면.

제3a-d도는 여러가지 게터물질에 대한 바륨 수득율과 시동시간을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 게터장치 12 : 섀도우 마스크 프레임

20 : 통상의 금속용기 30 : 환상 그루우브

40 : 게터물질 55 : 깔대기부분

65 : 마스크 70 : 패널부분

본 발명은 바륨-알루미늄 분말과 혼합된 붕소함유 및 크롬함유 니켈기지 합금분말을 가지는 게터장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플래싱 동안에 게터장치로부터 게터물질입자의 방출을 일으키지 않는 게터장치에 관한 것이다.

종래의 바륨게터는 전형적으로 개방형 환상금속 게터용기 형태였고, 게터물질로서는 대략 BaAl₄조성(예를들어, 53wt%의 Ba와 47wt%의 Al)인 바륨-알루미늄 합금성분과 고순도 니켈의 혼합된 분말혼합물을 이용하였다 ; 여기서 바륨-알루미늄 합금과 니켈은 각각 혼합물내에서 대략 같은 중량부로서 존재한다. 이 게터물질은 금속게터 용기내로 압착되고 게터장치는 수상관 안쪽에 설치된다. 본 수상관 제조에서 게터는 ″프릿 베이크(frit bake)″ 절차후에 수상관내에 설치된다. 그러나 새로운 수상관 처리기술에서는, 경제적 이유 뿐아니라 기능상의 이유로 인해 게터를 ″프릿 베이킹″전에 수상관내에 설치하는 쪽으로 나아가고 있다. TV수상관을 제조하는 동안에 패널과 깔대기(panel and funnel)는 페이스트형의 종래 프릿유리를 사용하여 함께 시일(seal)된다. 이 프릿 시일링은 공기중에서 1 내지 2시간 동안 350∼450℃의 온도로 가열(″프릿 베이크″)함으로써 행해진다.

″프릿 베이크″에의 이러한 노출후, 플래시된 게터로부터의 바륨수득량은 감소된다. 공기에서의 프릿 시일링온도에의 노출에 대한 보다 심각한 결과는 어떤 산화니켈이 게터물질의 고순도 니켈분말성분으로 형성된다는 점이다. 플래싱으로 인해 게터에서 바륨이 배출됨으로써, 이 산화니켈은 바륨-알루미늄합금과 폭발적으로 반응하여 게터물질의 입자를 방출하게 된다. 이들 입자들은 전극 구조체상으로 떨어져서 전기결합을 일으킴은 물론, 화상결합을 초래하는 수상관의 섀도우 마스크에 검은 작은 구멍을 만들게 된다. 이러한 문제점들을 극복하려고 종래 기술에서는 예를들어 게터장치내의 게터물질의 노출표면상에 보호코팅을 하여, 프릿 시일링 온도 조건하에서 고순도 니켈 성분의 산화를 줄여 볼려고 노력함으로써 착수되어 왔다.

이들 보호코팅의 예로는 유기결합제 화합물(영국 특허 제1,372,823호, 미합중국 특허 제4,127,361호), 산화규소와 혼합된 붕소화합물의 무기 필름 담금코팅(미합중국 특허 제4,342,662호) 및 게터컵에 부착된 가용금속성덮개(미합중국 특허 제4,224,805호)의 사용등을 들 수 있다.

종래의 게터에 사용된 전형적인 니켈분말은 피셔 서브시이브 크기(Fisher-Subsieve size)가 3-7미크론이고, 비표면적이 0.34-0.44m²/gm이며 겉보기 밀도가 1.8-2.7gm/cc이었다. 이러한 작은 입자크기와 높은 표면적은 이 니켈분말이 바륨-알루미늄 합금과 같이 가열하면, 높은 반응성을 초래하여 현대의 대량생산기술에 따라서 짧은 시간내에 전체의 이용가능한 바륨의 상당부분이 증류화된다. 그러나, 높은 표면적을 가진 미세한 니켈분말이 ″프릿 베이크″를 받게 되면, 충분한 산화니켈이 형성되어 폭발적인 반응성을 일으키게 되어 게터로부터 입자방출이 있게 된다. 미합중국 특허 제4,077,899호에서는 평균 바륨-알루미늄 입자 크기가 125미크론 이하이고, 비표면적이 0.15m²/gm이하인 니켈입자크기를 80미크론(20-60미크론 범위가 특히 바람직함)까지 증가시켜 이 반응성 문제를 취급하고 있다. 그러나, 상기한 선행기술은 완전히 만족스러운 것이 못되었으며, ″플래싱″동안의 입자방출문제는 여전히 남아 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 플래싱동안에 게터장치로부터의 입자방출의 문제점을 피할 수 있고, 적당한 바륨 수득율을 제공하며 또 수상관을 오염시켜서 수상관 성능을 저해할 수 있는 유기화합물과 같은 물질의 사용을 피할 수 있는 비교적 간단한 게터장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적들 및 특징들은 첨부하는 도면을 참조하여 설명하는 이하의 기술 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 게터용기에 채워진 금속게터물질로 이루어지는 게터장치에 관한 것으로서, 이 게터물질은 0.05 내지 4% 붕소, 0.25 내지 18.5% 크롬, 최대 5% 철, 최대 5% 규소 및 나머지 니켈의 합금으로 구성되는 니켈기지 분말과 바륨-알루미늄 합금을 포함한다.

이제 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면, 제1도에서 게터장치(10)는 게터물질(40)을 함유하는 환상 그루우브(30)를 가지는 통상의 금속용기(20)를 포함한다. 본 발명에 의한 게터물질(40)은 0.05-4wt% 붕소, 0.25-18.5wt% 크롬(바람직하게는 5-18wt%), 최대 5wt% 철(바람직하게는 1.5-2.5wt%), 및 최대 5wt% 규소(바람직하게는 2-4wt%)를 함유하는 니켈기지 합금으로 이루어지는 니켈기지 합금분말(중량비가 약 1 : 1)과 미립화된 바륨-알루미늄 합금(65메시 및 그 보다 미세한 크기의)과의 혼합물이다 ; 본 발명에 의한 바람직한 특정 니켈기지 합금복합체는 약 2% 붕소, 10.5% 크롬, 2% 철, 3.25% 규소 및 나머지 니켈로 구성된다. 본 명세서에서 달리 언급이 없는한 퍼센트는 wt%임을 밝혀 둔다. 니켈기지 합금분말의 형상은 적절한 구형 또는 타원형 입자이고, 그들의 괴상화 크기는 최소크기가 약 20미크론인 약 35메시 또는 그 보다 더 미세한 크기이며, 바람직하게는 최소크기가 140메시인 100메시 또는 그 보다 더 미세한 크기이다(여기서 메시크기는 미합중국 표준 스크린 급수이다).

본 발명에서, 니켈기지 합금내에 붕소의 존재로 인해, 플래싱동안에 붕소의 활동도를 억제하도록 상기 합금내에 크롬이 또한 존재한다면 그후의 플래싱동안에 ″프릿 베이크″된 게터로부터 입자의 방출을 효과적으로 억제할 것이라는 것이 발견되었다. 붕소함량이 0.05%이하에서는 입자방출의 억제가 불확실하고, 약 4%이상의 붕소함량에서는 게터물질의 국부적인 과도한 가열로 인해 플래싱동안에 입자방출의 가능성이 있게 된다. 붕소와 크롬간의 바람직한 관계는 합금내에서의 크롬중량의 양이 붕소중량의 4 내지 6배가 되는 것이다.

제2도에서, 본 발명의 게터장치(10)는 마스크(65)를 지지하는 섀도우 마스크 프레임(12)상에 설치되어 수상관(50)내에 위치하게 된다. 수상관(50)의 깔대기부분(55)은 패널부분(70)에 대해 부호(60)부분에서 시일(seal)되어 왔는데, 이 시일은 공기분위기에서 전형적인 350-450℃의 온도로 1 내지 2시간 동안 적당한 위치에서 가열된 통상의 유리프릿물질을 사용하여 이루어져서, 게터장치(10)와 이에 담겨있는 게터물질(40)이 동일조건에 노출되게 되어 게터물질내에서 산화니켈의 형상을 초래하게 되므로, 그 결과 이후의 게터의 ″플래싱″동안에 게터로부터 게터물질의 고체입자가 수상관으로 방출되게 된다. 그러나, 본 발명의 붕소-함유 및 크롬-함유 니켈지지합금의 사용으로 상기와 같은 바람직스럽지 못한 결과를 극복할 수 있다.

실시예를 위해, 0.007″(약 0.1778mm)두께의 스트립으로 만들어진 스테인레스강 용기로 구성되는 환상게터장치에 바륨-알루미늄 합금분말과, 붕소-함유 및 크롬함유 니켈기지 합금분말이 대략 1 : 1의 중량비를 가진 게터물질을 마련한다. 이 게터장치는 450℃에서 약 1시간 동안 모의 ″프릿 베이크″로 가열한 후, 유도 코일에 의해 ASTM형 시험전구에서 ″플래시하였다(flashed)″. 본 발명에 의한 장치로써 플래싱동안의 게터 입자의 방출을 없앨 수 있었으며 적절한 바륨 수득율을 얻을 수 있었다. 유사한 게터장치(니켈분말이 붕소를 포함하지 않은 것은 제외)의 시험에서는 입자방출이 있었다.

하기의 표는 제3a-d도와 관련하여 본 발명의 장점을 나타내고 있다. 표에서, 본 발명에 의한 샘플 B 및 C는 입자방출이 없었으며 만족스러운 바륨수득율과 시동시간을 가졌다. 붕소는 함유하나 크롬은 함유하지 않고 있는 샘플 A는 입자방출을 보였으며 만족스럽지 못했다. 제3a도 및 제3b도는 프릿 베이크 사이클을 받지않은 게터에 미치는 게터 플래싱 인자를 나타내는 반면에, 제3c도 및 제3d도는 프릿 베이크후의 동일한 인자를 나타낸다.

어떠한 메카니즘으로 한정되지는 않지만, 본 발명에 의하여 붕소와 크롬이 존재하게 되면 니켈은 붕소와 우선적으로 반응하여 니켈붕화물이나 Ni-Cr-B 화합물을 형성하고 이것이 프릿 베이크동안 물에 의해 산화될때 니켈산화물의 형성을 금지시키는 보호성 니켈-붕소-산소화합물 표면층을 형성시키게 되는 것으로 여겨진다. 또한, 상기 샘플 ″A″에 대한 시험에서는 크롬이 없는 니켈-붕소화합물이 매우 강렬하게 바륨-알루미늄 합금과 반응하여 그 결과 입자의 방출이 나타나게 됨을 보여주고 있다. 이러한 형태의 방출은 니켈 산화물의 형성에 기인한 것이 아니고 자체의 발열반응에 의한 것으로 여겨진다. 크롬의 존재는 바륨의 만족할만한 수득율을 보장하면서도 입자방출을 억제하도록 충분한 정도로 반응을 억제시킬 수 있다고 간주된다.

상기와 같은 본 발명은 니켈합금내에서 붕소와 협력하여 크롬의 존재로 인해 게터로부터 입자방출이 최소가 될 수 있다는 발견에 근거를 두고 있으며, 본 발명에서는 철과 규소는 반응에 영향을 주지않고, 이들은 각각 최대 5wt%까지의 미량으로 존재하여 니켈기지분말의 제조중에 표면경화용으로 함유될 수 있는 것이다.

[표]

Claims

금속게터용기와, 상기 게터용기에 채워지는 미립자형 바륨-알루미늄합금 및 니켈기지분말의 혼합물로 이루어지는 게터물질을 포함하고, 상기 니켈기지분말은 게터로부터 입자방출을 억제하기 위해 협력하는 붕소 및 크롬을 함유하는 합금으로 이루어져 있으며, 이 합금은 0.05-4wt%붕소, 0.25-18.5wt% 크롬, 최대 5wt% 철, 최대 5wt% 규소 및 나머지 니켈로 구성됨을 특징으로 하는 게터장치.
제1항에 있어서, 상기 니켈합금이 0.05-4wt% 붕소, 2-18wt% 크롬, 최대 5wt% 철, 최대 5wt% 규소 및 나머지 니켈로 구성됨을 특징으로 하는 게터장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 합금이 1.5-2.5wt% 붕소, 9.5-11.5wt% 크롬, 1.5-2.5wt% 철, 2-4wt% 규소 및 나머지 니켈로 구성됨을 특징으로 하는 게터장치.
제3항에 있어서, 상기 합금이 2wt% 붕소, 10.5wt% 크롬, 2wt% 철, 3.25wt% 규소 및 나머지 니켈로 구성됨을 특징으로 하는 게터장치.
제1항에 있어서, 상기 니켈기지분말은 그 최소크기가 20미크론이고, 모든 크기는 약 35메시 및 그 보다 더 미세한 크기로 이루어짐을 특징으로 하는 게터장치.
제1항에 있어서, 상기 니켈기지분말은 그 최소 크기가 140메시이고, 모든 크기는 약 100메시 및 그보다 더 미세한 크기로 이루어짐을 특징으로 하는 게터장치.