KR940005875B1 - 함침형음극의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

함침형음극의 제조방법

제 1(a)도는 본 발명에 따른 함침형음극의 제조방법을 도시한 단면도.

제 1(b)도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.

제 2 도는 본 발명의 제조방법에 의한 함침형음극의 단면도.

제 3 도는 일반적인 함침형음극을 도시한 단면도.

제 4 도는 종래의 함침형음극의 제조방법을 도시한 단면도.

제 5 도는 종래의 제조방법에 의한 함침형음극의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 음극기체 2 : 저장조

3 : 슬리이브 4 : 피복층

11 : 다공질기체 12 : 전자방출물질

13 : 용융잔류물 14 : 홀

15 : 망사체 61, 63 : 상부용기

62 : 하부용기

본 발명은 음극선관 등의 전자관에 사용되는 함침형음극의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 다공질기체(W, Mo)에 전자방출물질(Ba-ceramics)을 함침시키는 함침형음극의 제조방법에 관한 것이다.

함침형음극은 고전류밀도 음극으로서, 종래의 탄산염에 의한 음극산화물 기준의 음극보다 수명이 길고 특성이 우수하여 전자관의 고성능화, 특히 고해상도, 고휘도화 및 장수명을 도모할 수 있는 음극으로 잘 알려져 있다.

일반적인 함침형음극의 구조를 제 3 도를 설명하면 다음과 같다.

함침형음극은 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃)으로 구성된 전자방출물질이 함침된 다공질의 고융점금속(W, Mo)으로 이루어진 음극기체(1)를 고융점금속(Ta, Mo)으로 이루어진 저장조(2)에 수납하고, 상기 저장조(2)는 음극슬리이브(3)의 정상부에 삽입·지지되며, 전자방사면의 표면에 Os, Ru, Ir등의 백금속원소를 스퍼터 방식으로 도포한 피복층(4) 및 상기 슬리이브(3)의 내측에는 음극기체(1)를 가열하기 위한 히터(5)가 배치됨으로써 구성된다.

이러한 구조를 갖는 함침형음극의 제조방법에 있어서, W(또는, W·Mo) 분말을 압축성형 또는 W(또는 W·Mo)의 소결체 판을 기계가공하여 얻어진 다공질기체를 환원성 분위기에서 소결하고, 이 다공질기체내에 산화바륨, 산화칼슘, 산화알루미늄으로 이루어진 전자방출물질을 함침시킨 후, 잔류물을 제거하여 소정의 크기로 음극기체를 형성한다. 다음에, 이러한 음극기체는 슬리이브에 지지된 고융점금속(Ta, Mo)으로 이루어진 저장조에 수납되고, 상기 저장조로부터 노출된 음극기체의 표면에는 낮은 동작온도(800~950℃)하에서도 높은 전류밀도를 얻을 수 있도록, Os, Ru, Ir등의 백금속원소를 피복함으로써 함침형음극이 형성된다.

상술된 공정에 의해 형성된 함침형음극은 음극기체가 히터에 의해 1000~1100℃로 가열될 때, 다공질기체에 함침된 전자방출물질(Ba-ceramics)의 BaO으로부터 Ba이 유리 환원되어 자유 Ba으로 되고, 이 자유 Ba이 음극의 표면으로 확산 및 이동함으로써 전자방출을 하게 된다.

제 4 도는 상술한 종래의 함침형음극의 제조방법을 도시한 단면도이다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 고융점금속용기(6)내에 W(또는, W·Mo) 분말을 압축성형 또는 기계가공 등으로 얻어진 다공질기체(11)와 산화바륨, 산화칼슘, 산화알루미늄으로 이루어진 전자방출물질(12)을 동시에 수용한 후, 진공 또는 환원성 분위기에서 함침시킴으로써 모세관현상 또는 중력에 의해 다공질 음극기체의 기공속으로 함침되어 다공질의 음극기체(1)가 형성된다.

그러나, 이러한 제조방법은 제 5 도에 도시한 바와 같이, 다량의 용융잔류물이 음극기체의 표면에 잔존하게 되어 잔류물의 제거가 용이하지 않고, 다공질기체(11)와 전자방출물질(12)의 장시간에 걸친 접촉으로 인하여 다공질기체의 주변 또는 외부기공의 침식이 일어나며, 또한 장시간의 접촉반응으로 두꺼운 변질층이 형성되어, 잔류물이 쉽게 제거되지 않으며 잔류물의 제거 후 일함수를 낮추고 전류특성을 증가시키기 위한 코팅공정 후, 현저한 특성저하가 나타나는 문제점이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 다공질기체(W, Mo)에 전자방출물질(Ba-ceramics)을 함침시키는 함침형음극에 있어서, 잔류물에 의한 다공질기쳬의 표면 및 외부기공의 침식을 방지하며, 잔류물을 최소로 할 수 있는 함침형음극의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 다공질기체(W 또는 W, Mo)를 포함하는 하부용기 위에 전자방출물질이 충전된 상부용기를 위치시키는 제 1 단계와, 진공이나 환원성 분위기에서 1,500~1,600℃로 2~5분간 가열하여, 상부용기의 홀을 통해, 전자방출물질을 용융·낙하시킴으로써 다공질기체에 함침시키는 제 2 단계와, 상기 함침의 종료와 동시에 불활성가스를 불어 놓어 급냉시키는 제 3 단계 및 용융잔류물을 제거하여 소정의 크기로 음극기체를 형성하는 제 4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 함침형음극을 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1(a)도는 본 발명에 따른 함침형음극의 제조방법을 나타내는 단면도로서, 도면의 중복을 피하기 위하여 제 3 도 및 제 4 도와 동일한 부분은 동일부호를 사용하고 있다.

도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 하측면이 약간의 기울기로 형성되며, 용융된 전자방출물질(Ba-ceramics)이 낙하할 수 있도록 지름 1~3mm의 홀(14)을 가지는, 고융점금속으로 이루어진 상부용기(61)의 내측에 전자방출물질(12)이 충전되고, 그 아래쪽에는 다공질기체(W 또는 W, Mo)(11)를 포함하고 고융점금속의 하부용기(62)를 위치시킨다.

상기와 같은 구성에 따라, 본 발명은 다공질기체(W 또는 W, Mo)에 전자방출물질을 함침시키는 제조방법에 있어서, 전자방출물질(12)이 충전된 상부용기(61)와 다공질기체(W 또는 W, Mo)(11)를 포함하는 하부용기(62)를 사용하여, 상부용기(61)의 전자방출물질을 하부용기(62)의 다공질기체에 함침되도록 한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 함침형음극의 제조방법에 의하면, 다공질기쳬(W 또는 W, Mo)(11)를 포함하는 하부용기(62)위에 전자방출물질(12)이 충전된 상부용기(61)를 위치시키는 제 1 단계와, 상기 용기(61)(62)를 진공이나 환원성 분위기에서 1,500~1,600℃로 2~5분간 가열하여, 전자방출물질(12)을 용융·낙하시켜 다공질기체(11)에 함침시키는 제 2 단계와, 상기 함침의 종료와 동시에 불활성가스를 불어 넣어 급냉시킴으로써 다공질기체(11)의 변질을 방지하는 제 3 단계 및 용융잔류뮬(13)을 제거하여 소정의 크기로 형성하는 제 4 단계로서 음극기체(1)를 형성한다. 다음에, 이러한 음극기체는 슬리이브(3)에 지지된 고융점금속(Ta, Mo)으로 이루어진 저장조(2)에 수납되고, 상기 저장조로부터 노출된 음극기체의 표면에 Os, Ru, Ir등의 백금속원소를 피복함으로써 함침형음극이 이루어진다.

제 2 도는 상술한 제조방법에 의한 음극기체(1)를 도시한 단면도로서, 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 종래(제 5 도)와는 달리 용융잔류물(13)이 현저하게 축소되어 잔류물의 제거가 용이하며, 함침종료와 동시에 불활성가스를 사용하여 급냉시킴으로써, 전자방출물질의 용융물과 다공질기체와의 장시간에 걸친 접촉반응에 의한 침식 및 변질을 방지할 수 있다.

제 1(b)도는 본 발명의 다른 실시예 따른 함침형음극의 제조방법을 나타내는 단면도로서, 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 용융된 전자방출물질이 낙하할 수 있도록 하측면이 6~25메시의 망사체(15)로 이루어지고, 고융점금속으로 형성된 상부용기(63)의 내측에 전자방출물질(12)이 충전되며, 그 아래쪽에는 다공질기체(W 또는 W, Mo)(11)를 포함하는 고융점 금속의 하부용기(62)로 구성되어지며, 또한 상기 구성에 따른 함침형음극의 제조방법을 상술한 것과 동일하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 함침형음극의 제조방법에 의하면, 전자방출물질이 충전된 상부용기(61)(63)와 다공질의 금속기체(W 또는 W, Mo)를 포함하는 하부용기(62)를 고려하여, 전자방출물질을 다공질기체에 함침되도록 한 것으로서, 종래와는 달리 용융잔류물(13)이 현저하게 축소되어 잔류물의 제거가 용이하며, 함침종료와 동시에 불활성가스를 사용하여 급냉시킴으로써, 전자방출물질의 용융물과 다공질기체와의 장시간에 걸친 접촉반응에 의한 침식 및 변질을 방지할 수 있으며, 그 결과 일함수를 낮추고 전류특성을 향상시킬 수 있는 특징을 갖는다.

Claims (2)

1. 고융점금속의 다공질기체(11)의 전자방출물질(12)을 함침시켜 형성한 음극기체(1)가 슬리이브(3)의 정상부에 지지되고 고융점금속으로 이루어진 저장조(2)에 수납되며, 상기 저장조(2)로부터 노출된 음극기체의 표면에 Os, Ru, Ir등의 백금속원소의 피복층(4)을 형성시킨 함침형음극에 있어서, 상기한 다공질기체(11)를 포함한 고융점금속의 하부용기(62)위에 전자방출물질(12)이 충전된 고융점금속의 상부용기(61)를 위치시키는 제 1 단계와, 상기 용기(61)(62)를 진공이나 환원성 분위기에서 1,500~1,600℃로 2~5분간 가열하여, 전자방출물질(12)을 상부용기(61)의 경사진 1~3mm의 홀(14)을 통해 용융·낙하시킴으로써 다공질기체(11)에 함침시키는 제 2 단계와, 상기 함침의 종료와 동시에 불활성가스를 불어 넣어 급냉시킴으로써 다공질기체(11)의 변질을 방지하는 제 3 단계 및 용융잔류물(13)을 제거하여 소정의 크기로 형성하는 제 4 단계로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 함침형음극의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는 하측면이 6~25메시의 망사체(15)로 이루어진 상부용기(63)를 사용하여 전자방출물질(12)을 용융 및 낙하시키는 함침형음극의 제조방법.