KR940009182B1 - 음극선관용 히이터 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

음극선관용 히이터 및 그 제조방법

제1도는 통상적인 음극의 구조를 나타내는 도면이고,

제2도는 몇가지 세라믹스 재질의 적외선 분광 방사율 곡선이고,

제3도는 종래의 히이터 제조 공정도 3a도 및 본 발명에 따른 히이터 제조 공정도 3b도를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탄산염 2 : 캡

3 : 슬리이브 4 : 히이터

본 발명은 음극선관용 히이터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 최고온도 도달시간이 빨라지고 최고온도 또한 더욱 높아지게 된 음극선관용 히이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

음극은 전자총을 구성하고 있는 한 부분으로서 전자빔의 방출 효율과 밀접한 관계가 있는 부분이다. 이 음극의 수명에 관계되는 요인으로는 관내 진공도, 탄산염의 결정 성장 형태, 캡과 탄산염 사이의 중간층 저항의 성장 정도, 탄산염의 증발 및 캡의 환원 능력 등이 있는데 이는 곧 전자방출 능력과 직결되는 문제라고 할 수 있다. 전자 방출 능력을 증가시키려면 또한 탄산염의 가열을 목적으로 하는 히이터의 가열 효율을 증가시키는 것이 필요하다. 현재 사용중인 히이터는 6.3V의 전압을 인가했을 때 750℃ 정도의 열이 발생되도록 되어 있으며, 캡 및 슬리이브와 접촉되어 있다. 히이터의 주성분인 텅스텐의 표면에는 절연을 위하여 알루미늄이 전착되어 있어 통전이 차폐된다.

상기 알루미늄 전착에 대하여 상세히 알아보면 다음과 같다.

히이터에는 보통 1000 내지 1300℃의 음극 동작 온도에 견딜 수 있는 금속이 요구되는데, 텅스텐선은 융점이 3400℃로서 고온에서의 기계적 성질이 양호하고 진공중에도 안정하기 때문에 히이터의 심선으로서 주로 사용된다. 이 히이터 심선인 텅스텐과 음극의 캡 및 슬리이브간의 절연을 위해서는 히이터의 표면에 산화알루미늄 입자, 접착제, 질산마그네슘 등을 포함하는 현탁액을 전착, 코팅하고 있다.

본 발명의 목적은 상기 절연 효과를 얻기 위해 사용했던 절연층을 열효율 증대의 효과를 주는 층으로 바꿔주는 것에 의해, 절연 특성을 가지면서도 열효율이 향상된 히이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 히이터를 제조하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 히이터 코일의 외표면에 원적외선 방사물질이 코팅되어 이루어진 음극선관용 히이터에 의해 달성된다.

상기한 본 발명의 다른 목적은 몰리브덴선에 텅스텐선을 감아 리버스형으로 성형한 코일 히이터를 제조하는 공정, 히이터의 표면에 절연층을 형성하기 위한 전착 공정, 히이터의 표면 흑화를 위한 디핑공정, 세정, 소결, 몰리브덴선 용해 제거 및 검사 공정을 포함하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 있어서, 상기 전착공정이 원적외선 방사물질을 함유하는 전착액을 사용하여 수행되고 상기 디핑공정이 생략되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 의해 달성된다.

상기한 본 발명의 다른 목적은 또한 몰리브덴선에 텅스텐선을 감아 리버스형으로 성형한 코일 히이터를 제조하는 공정, 히이터의 표면에 절연층을 형성하기 위한 전착 공정, 히이터의 표면 흑화를 위한 디핑공정, 세정, 소결, 몰리브덴선 용해 제거 및 검사 공정을 포함하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 있어서, 상기 디핑공정이 원적외선 방사물질을 함유하는 디핑액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 의해서도 달성된다.

상기 원적외선 방사물질로서는 산화 리튬, 산화 알루미늄, 이산화규소, 이산화 망간, 산화철, 산화 구리, 산화 코발트, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화 크롬, 산화 마그네슘, 산화 니켈 및 이를 제외한 전이 금속 산화물 중 적어도 하나가 바람직하게 사용되며 상기 원적외선 방사물질은 전착법, 디핑법 등을 사용하여 히이터 코일의 표면에 코팅할 수 있다.

절연 특성을 가지면서도 고온에서 안정하고 방사율이 높은 물질로서는 세라믹 재료중 금속 산화물 및 탄화물과 같은 금속 재료가 있는데, 이러한 재료를 히이터의 표면에 코팅하면 기재의 표면적을 넓혀 주어서 내부의 열에너지를 밖으로 용이하게 내어 보내 주게 된다. 특히 복합 물질을 사용하면 원자 배열이 복잡하게 되어 물질의 성질이 변하게 되고, 금속 산화물을 단일품으로 사용할 때보다 더 우수한 효과를 얻을 수 있다.

표 1에는 이러한 금속 산화물 및 탄화물의 전방사율이 나타나 있다(상온에서 800℃ 온도 범위에서의 방사율을 나타낸다.)

[표 1]

5㎛이상 파장 영역의 원적외선은 적외선 영역중 열효율이 가장 높은 장파장 영역의 광으로서 가열 효율을 높이기 위한 용도로 많이 사용되고 있다.

세라믹스 원적외선 방사체로서 많이 사용되고 있는 물질로는 알루미나계, 실리카계, 지르코니아계, 티타니아계 화합물, 및 복합 산화물인 뮬라이트, 지르콘, 코디어라이트 등이 있는데, 이들 방사체는 근적외선 영역의 방사율은 낮지만 원적외선 영역의 방사율은 높다. 코디어라이트(2MgO=2Al₂O₃, ·5SiO₂), 베타-스포듀멘(Li₂O· Al₂O₃· 4SiO₂), 티탄산 알루미나(Al₂O₂· TiO₂) 등은 방사 특성도 좋고 내열성, 내충격성, 저열팽창성이 있는 재질로서 많이 사용되고 있으며, 전이 금속인 이산화망간(MnO₂), 산화구리(CuO), 산화코발트(CoO), 산화철(Fe₂O₃)등은 전파장 영역에서 높은 방사율을 가지는 화합물이다. 그런데 탄화 규소질 세라믹과 금속 분말을 섞어서 만든 반도체 세라믹은 도전성이 있기 때문에 음극선광용 히이터의 절연체로 사용될 수는 없다.

제2도에는 원적외선 영역에서 방사율이 높은 코디어라이트(b)와 알루미나(c)의 분광 적외선 방사율을, 고효율 적외선 방사체(a) 및 저효율 적외선 방사체(d)의 방사율과 비교하여 나타내었다.

본 발명에서는 기존의 산화알루미늄 대신에 절연 특성을 가지면서도 열효율 특성이 우수한 원적외선 방사물질을 사용하였는데, 이들로부터 방사되는 원적외선은 열전달 방식에서 전도나 대류방식이 아닌 방사 방식으로 전달되므로, 주변 공기 등의 매개체를 통하지 않고 가열 대상물이 직접 가열된다는 특징이 있다. 이러한 방식에 의하면 대상물의 표면과 내부의 열전달 차이가 적고 복사성도 강하다.

원적외선 방사 특성을 가진 세라믹 원적외선 방사체로 금속판을 코팅한 경우의 가열 효과 실험 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

(금속판은 알루미늄판이며 금속판 가열온도는 108℃이다.)

실험결과, 180℃로 가열한 금속판으로부터 공기 매체를 통하여 전달되는 온도는 38℃로 약 35%의 열효율을 얻지만 세라믹 코팅 금속판으로부터는 118℃로 약 109%의 열효율을 얻을 수 있었다. 원적외선 방사물질은 상기와 같은 가열 효과로 인하여 도장, 기계 금속 건조, 플라스틱 건조, 물체의 가열 등에 적용되고 있는데, 이를 사용하면 건조시간이나 가열시간이 1/10 내지 1/2 정도까지 감소된다. 본 발명에서는 바로 이러한 원적외선 방사물질을 히이터의 표면에 도입함으로써 동일한 양의 에너지를 가하면서도 더 우수한 열상승 효과를 얻도록 한 것이다.

이하 본 발명의 음극선관용 히이터의 제조방법을 종래의 방법과 비교하여 상세히 설명하기로 한다.

제3a도에는 통상적인 음극선관용 히이터의 제조공정이 나타나 있다. 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 몰리브덴선을 주축으로 하여 그 상부에 텅스텐선을 일정한 간격으로 감는 제1차 코일링 작업을 한다. 그후 텅스텐선의 가공성을 좋게 하기 위하여 도포된 카본과 1차 코일링시 오염된 불순물을 제거하기 위한 탈탄 공정을 수행하고 히이터의 형태로 성형하는 공정인 2차 코일링 작업을 한다. 전착공정은 전기영동 원리를 이용하여 절연체의 알루미나를 코일 히이터의 표면에 도포하는 공정으로 이는 히이터, 음극간의 누전 방지에 주목적이 있다. 디핑공정은 히이터의 표면을 흑화하여 열복사 효율을 향상시키기 위한 공정이다. 이 후 세정, 소결, 1차 코일링시 주축이된 몰리브덴선의 용해 제거, 검사 등의 후속공정을 수행하여 통상적인 음극선관용 히이터를 제조하는 것이다.

상기한 종래의 방법에서와는 달리, 본 발명의 한 양태에서는 전착공정에서 사용되던 산화알루미늄 대신에 세라믹 원적외선 방사체를 채용하였다. 제3b도에 나타난 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 원적외선 방사체를 사용하여 절연층을 형성하게 되면, 절연효과 뿐아니라 열복사 효율이 얻어지므로 종래의 흑화처리단계인 디핑공정이 필요없게 된다.

또한 본 발명의 다른 양태은 통상의 방법대로 산화 알루미늄 절연층을 형성시킨 후, 흑화 물질로서 원적외선 방사물질을 사용하여 디핑공정을 수행하는 것이다. 이에 의하면 종래의 방법에 따라 흑화처리한 경우보다 더욱 우수한 열복사 효율을 얻을 수 있게 된다.

이하, 상기한 본 발명의 방법을 적용하여 히이터를 제조한 몇가지 구체적인 예를 설명하기로 한다.

[실시예 1]

코일링 공정까지는 초상의 방법에 따라 수행하여 코일 히이터를 제조한다. 원적외선 방사 세라믹인 코디어라이트(2MgO ·2Al₂O₃· ,5SiO₂) 20중량%를 에탄올 70중량%에 분산시키고 여기에 핀 홀과 접착강도의 보강을 위하여 우레아 및 폴리에틸렌 글리콜 10중량%를 가하여 혼합함으로 전착액을 준비한다. 아세톤으로 세정된 코일 히이터의 상부에 상기 전착액을 도포하고 코팅 표면의 균일화와 건조를 위해 이소프로핀 알콜 (I.P.A)로 세정한다. 이후 디핑공정 없이 소결, 용해 등 통상의 공정을 수행하여 본 발명의 음극선관용 히이터를 얻는다.

[실시예 2]

통상의 방법에 따라 산화 알루미늄으로 전착된 히이터를 아세톤으로 세정한 후 다음 각 화합물을 사용하여 디핑액을 제조한다.

ZrO₂,Fe₂O₃,Mn₂O₃,Cr₂O₃,CoO혼합물 20중량 %

부틸 아세테이트 10중량 %

락카 10중량 %

메탄올 50중량 %

아세톤 10중량 %

상기 각 성분을 본 밀을 사용하여 균일하게 혼합하여 디핑액을 제조하고, 이를 전착액 상부에 도포한 후 통상의 공정에 따라 수행하여 본 발명의 음극선관용 히이터를 얻는다.

[실시예 3]

실시예 2와 동일한 방법으로 수행하되 다음 각 성분을 혼합한 디핑액을 사용하여 본 발명의 음극선광용 히이터를 얻는다.

Li₂O,Al₂O₃, SiO₂.Fe₂O₃혼합물 20중량 %

부틸 아세테이트 10중량 %

락카 10중량 %

메탄올 50중량 %

아세톤 10중량 %

상기 각 실시예에 따라 얻어진 히이터의 특성을 히이터의 특성과 비교하여 표 3에 나타내었다.

[표 3]

* 6.3V의 전압 인가식 측정 값이다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 원적외선 방사체를 도입하여 제조된 히이터는 종래의 제품보다 더 빠른 시간내에, 더 높은 온도까지 도달된다. 이러한 히이터를 채용하여 음극을 제조하고 이를 음극선관에 채용하게 되면 음극의 전자방출 능력이 크게 증가되는 것이다.

Claims (8)

1. 히이터의 코일의 외표면에 원적외선 방사물질이 코팅되어 이루어지는 음극선관용 히이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 원적외선 방사물질이 산화 리튬, 산화 알루미늄, 이산화규소, 이산화망간, 산화철, 산화 구리, 산화 코발트, 산화티탄, 산화 지르코늄, 산화 크롬, 산화 마그네슘 및 산화 니켈중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터.
3. 제2항에 있어서, 상기 원적외선 방사물질이 코디어라이트(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂), 베타-스포듀멘(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂) 또는 티탄산 알루미나(Al₂O₃·TiO₂)인 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터.
4. 제1항에 있어서, 상기 원적외선 방사물질이 히이터 코일의 표면에 도포 형성된 절연층의 표면에 코팅된 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터.
5. 몰리브덴선에 텅스텐선을 감아 리버스형으로 성형한 코일 히어터를 제조하는 공정 ; 히이터의 표면에 절연층을 형성하기 위한 전착공정 ; 히이터의 표면 흑화를 위한 디핑공정 ; 세정, 소결, 몰디브덴선 용해 제거 및 검사 공정을 포함하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 있어서, 상기 전착 공정이 원적외선 방사 물질을 함유하는 전착액을 사용하여 수행되고, 상기 디핑공정이 생략되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 원적외선 방사물질이 산화 리튬, 산화 알루미늄, 이산화규소, 이산화망간, 산화철, 산화 구리, 산화 코발트, 산화티탄, 산화 지르코늄, 산화 크롬, 산화 마그네슘 및 산화 니켈중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 원적외선 방사물질이 코디어라이트(2mGO·2Al₂O₃·5SiO₂)인 베타-스포듀멘(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂) 또는 티탄산 알루미나(Al₂O₃·TiO₂)인 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법.
8. 몰리브덴선에 텅스텐선을 감아 리버스형으로 성형한 코일 히이터를 제조하는 공정 ; 히이터의 표면에 절연층을 형성하기 위한 전착 공정 ; 히이터의 표면 흑화를 위한 디핑공정 ; 세정, 소결, 몰리브덴선 용해 제거 및 검사 공정을 포함하는 음극선관용 히이터의 제조방법에 있어서, 상기 디핑공정이 원적외선 방사물질을 함유하는 디핑액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 히이터의 제조방법.