WO2002054434A1 - Structure de cathode impregnee et procede d'elaboration - Google Patents

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WO2002054434A1
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porous base
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Daichi Imabayashi
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Definitions

  • the present invention relates to an impregnated cathode structure in which a porous base metal is impregnated with an electron-emitting substance and a method for producing the same, and more particularly, to joining of a porous base metal to a cup body that covers the bottom and side surfaces thereof.
  • the present invention relates to an impregnated cathode structure having an improved structure and a method for producing the same.
  • the impregnated cathode assembly operates at a high current density and has a long service life, it is often used as a cathode for electron guns used in traveling-wave tubes for use in satellites, CRTs for high-definition video systems, and imaging tubes. ing.
  • a porous base metal impregnated with an electron-emitting substance is held and joined in a cup made of a high-melting-point metal, and the cup is placed on the top of a cathode sleeve made of a similar high-melting-point metal. Formed.
  • porous base metal for example, a porous pellet made of a tungsten (W) sintered body having a diameter of about lmm, a thickness of about 0.4 mm, and a porosity of about 20% is used.
  • This porous pellet can be formed by pressing a tungsten (W) having a particle size of about 5 m into a pellet shape and then heating and sintering it.
  • tantalum (T a) is used as the high-melting point metal cap body and the high-melting point metal cathode sleeve body.
  • a porous base metal 1 consisting of a porous tungsten (W) pellet impregnated with an electron-emitting substance is mounted in a cup 2 made of evening (Ta). Then, the cup body 2 is fitted inside the upper end of a tantalum (Ta) sleeve body 3, and the entire outer periphery of the upper end of the sleeve body 3 is caulked with a caulking welding electrode 4 and simultaneously resistance welded.
  • the porous base metal 1, the cup body 2, and the sleeve body 3 are fixedly joined to each other.
  • the laser welding method involves placing a porous base metal 1 made of porous tungsten (W) pellets impregnated with an electron emitting substance into a tantalum (T a) cup body 2. After attaching the cup body 2 to the inside of the upper end of the sleeve body 3 made of tantalum (Ta), the entire circumference of the outer periphery of the upper end of the sleeve body 3 is laser-welded to obtain a porous base metal. 1. The cap body 2 and the sleeve body 3 are fixedly joined to each other.
  • a metal foil chip made of a high melting point metal such as molybdenum (Mo) with a thickness of about 15 to 100 xm on the bottom surface of a porous base metal 1 made of porous tungsten (W) pellets
  • Mo molybdenum
  • W porous tungsten
  • the porous base metal 1 and the cup body 2 can be firmly joined to each other even though the entire circumference is not required, and the temporal change of the cathode temperature is suppressed. While the effect of reducing the change in the cut-off voltage can be obtained, there is a problem that the cost increase due to the use of the metal foil is unavoidable, and the porous base metal 1 and the cup 1 are connected via the metal foil chip 5. In order to surely perform laser welding with the body 2, it is necessary to control the flatness of the surface of the metal foil chip body 5 after welding, but this is a problem that is difficult.
  • the surface of the porous base metal 1 has many pores, so that the surface on which the metal foil chip body 5 is formed is not flat, and the metal foil itself is slightly curved because it is extremely thin. Therefore, when the metal foil is placed on the bottom surface of the porous base metal 1 instead of the completely flat surface, a gap is generated between the two. When the metal foil chip body 5 is welded in such a state having a gap, a non-flat portion of projections and irregularities is formed on the surface of the metal foil chip body 5.
  • the metal foil chip body 5 is welded by irradiating a laser beam in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen.
  • an inert gas such as argon or nitrogen.
  • the flatness of the surface of the metal foil chip body 5 after welding changes depending on the welding atmosphere, the flow rate of the inert gas spraying, the spraying direction, the laser irradiation condition, and the like.
  • the porous base metal 1 When the porous base metal 1 is held in the wig body 2 and welded by laser irradiation with the non-flat portion existing on the surface of the metal foil chip body 5 as described above, the porous base metal is In some cases, the 1 was placed at an angle, and a hole was sometimes opened in the cup body 2 due to the irradiation of one laser beam.
  • porous base metal 1 is arranged in the cup body 2 at an angle, poor welding is likely to occur due to the occurrence of an unwelded portion, and the porous base metal 1 may come off the cup body 2, Porous base metal even when welded
  • the present invention has been made to address the above problems, and the first problem is that a porous base metal and a porous base metal can be used without using an intervening material such as a metal foil chip which causes an increase in cost. It is an object of the present invention to provide an impregnated cathode structure capable of firmly joining a cup body and a method for producing the same.
  • Another object of the present invention is to eliminate the occurrence of poor welding by optimizing the shape of the porous base metal and the cup body that holds the porous base metal, and to reduce the possibility of the connection between the porous base metal and the cup body.
  • An object of the present invention is to provide an impregnated cathode assembly capable of improving the reliability and yield of welding between the electrodes and a method of manufacturing the same.
  • a further object of the present invention is to provide an impregnated cathode assembly capable of shortening the time required for welding work between a porous base metal and a cup body and reducing the manufacturing cost, and a method of manufacturing the same. Disclosure of the invention
  • an impregnated cathode assembly includes a porous base metal impregnated with an electron emitting material, a surface of the porous base metal exposed, and a bottom surface and side surfaces thereof covered.
  • the impregnated cathode assembly comprising a cap body for holding the porous base metal, a dense portion is formed on a bottom surface of the porous base metal, and a bottom portion of the cup body is added according to the shape of the dense portion.
  • a pressure contact is formed to form a close contact region, and the bottom of the cup body and the dense portion of the porous base metal are welded in the close contact region.
  • a nonporous dense portion is formed in a part of the porous base metal as described above, and the bottom portion of the force-applying body is pressed and deformed according to the shape of the dense portion to form a close contact region.
  • the cup body and the porous base metal can be firmly joined directly by laser welding or the like without using any inclusion such as a metal foil.
  • the dense portion of the porous base metal is formed in a convex shape
  • the impregnated cathode structure is formed with the dense portion at the bottom of the cap body.
  • the contact portion is formed in a convex shape on the metal side of the porous substrate, and the convex contact portion is deformed under pressure according to the shape of the dense portion to form a close contact region. .
  • the dense portion of the porous base metal is formed in a convex shape
  • the bottom of the cup body in contact with the convex portion is formed in a convex shape on the porous base metal side, and the convex contact portion is formed in the dense portion.
  • an impregnated cathode structure according to the present invention is characterized in that, in the impregnated cathode structure described above, the dense portion of the porous base metal has a thickness of at least 10 m or more.
  • the cup body and the porous base metal can be laser-welded without affecting the electron emitting material impregnated in the porous base metal.
  • the width of the dense portion of the porous base metal may be reduced!
  • the width of the convex portion is d
  • the depth from the bottom surface of the concave portion formed on both sides of the convex portion is 1, and the height of the convex portion at the bottom of the cup body is a.
  • the width of the bottom is b
  • the width of the top of the convex portion is c
  • a ⁇ l, b ⁇ r, and d ⁇ c are set.
  • the porous base metal floats from the bottom surface of the forceps body. In such a case, it is possible to secure a sufficient contact area between the two and to perform welding, and to further stabilize the joining state.
  • a method of manufacturing an impregnated cathode assembly includes the steps of: exposing a porous base metal impregnated with an electron-emitting substance; exposing a surface of the porous base metal; And a cup body for holding the porous substrate metal so as to cover the side surface.
  • a dense portion is previously formed on the bottom surface of the porous substrate metal before impregnating with the electron-emitting substance.
  • the bottom of the cup body follows the shape of the dense portion. Forming a contact area by pressurizing and deforming, and laser-welding the bottom of the power-up body and the dense portion of the porous base metal in the contact area. It is.
  • the bottom of the press body is deformed under pressure according to the shape of the dense portion to form a close contact area, and in this close contact area, the press body and the porous base metal are laser-welded.
  • the electron emitting material in a step after the step of forming the dense portion, may be appropriately applied to the porous base metal. It is characterized by being impregnated.
  • the electron emitting material By forming a dense part on the bottom surface of the porous base metal and then impregnating the porous base metal with the electron emitting material, laser welding is performed without affecting the electron emitting material impregnated in the dense part. can do.
  • FIG. 1 is a process flow chart showing a configuration of an impregnated cathode structure according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a welded region between the porous base metal and a cup body.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the porous base metal.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of the cup body.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a conventional method for producing an impregnated cathode assembly by resistance welding.
  • FIG. 6 is a process flow chart showing a method for manufacturing an impregnated cathode assembly by a conventional metal foil welding method.
  • FIG. 1 is a process flow chart showing a configuration of an impregnated cathode structure according to an embodiment of the present invention and a method for producing the same
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a welding region between the porous base metal and a cup body
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a porous base metal
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a forceps body.
  • each impregnated cathode assembly is made of a porous base metal 11 composed of porous tungsten (W) pellets impregnated with an electron-emitting substance and made of a high melting point metal such as tantalum (T a). It is held in a cup body 12 and formed by joining the cup body 12 to the top of a cathode sleeve made of a high melting point metal such as tantalum (T a).
  • porous base metal 11 for example, a porous tungsten (W) pellet having a diameter of about lmm, a thickness of about 0.4mm, and a porosity of about 20% is used.
  • the porous tungsten (W) pellets can be formed by, for example, pressing tungsten (W) having a particle size of about 5 m into a pellet shape, followed by heating and sintering.
  • the back surface of the porous base metal 11 formed in this manner is irradiated with a laser beam, and a part of the porous portion 13 is melted to form a porous portion as shown in FIG. 1 (A).
  • a dense portion 14 having fewer holes or harder than 13 is formed.
  • the dense portion 14 is formed so that the central portion is convex and both sides are concave.
  • the thickness t of the dense portion 14 is at least 10 so that laser welding can be performed with a cup body 12 described later without affecting the electron emitting material impregnated in the porous base metal 11. It is set above.
  • the width of the dense portion 14 is set to r, the width of the convex portion is set to d, and the depth from the bottom surface of the concave portion formed on both sides of the convex portion is set to 1.
  • the cup body 12 for holding and holding the porous base metal 11 so as to cover the bottom and side surfaces thereof is made of tantalum (T a) which is a high melting point metal, and the porous base metal 11 is placed on the surface thereof. Is held in an exposed state so that the electrons of the electron emitting substance can be emitted from the It is configured so that the dense portion 14 of the base metal 11 can be firmly joined by laser welding.
  • T a tantalum
  • the cup body 12 has a contact portion 15 formed in the center of the bottom with a convex shape with respect to the bottom surface side of the porous base metal 11.
  • the contact portion 15 has dimensions such that the height of the projection is a, the width of the bottom of the projection is b, and the width of the top of the projection is c.
  • the dimensions a, b, and c of the convex contact portion 15 of the cup body 12 and the dimensions of the dense portion 14 of the porous base metal 11! :, D, 1 are set to satisfy the relations a ⁇ l, b ⁇ r d ⁇ c.
  • the porous base metal 11 and the cup body 12 are each configured as described above.
  • an electron emitting substance is impregnated in the porous base metal 11 in which the above-described dense portion 14 is formed by irradiating a part of the bottom surface with a laser beam.
  • the step of impregnating the electron-emitting substance may be set before or after any of the following steps (C) and (D).
  • the cup body 12 described above is pressed against the porous base metal 11 impregnated with the electron-emitting substance so as to cover the bottom surface and the side surface on which the dense portion 14 is formed.
  • the convex contact portion 15 of the cup body 12 is in contact with the convex portion of the dense portion 14 of the porous base metal 11.
  • the convex contact portion 15 is pressurized and deformed, and the convex contact portion 15 is pressed and deformed so as to adhere to the shape of the convex portion of the dense portion 14.
  • the convex contact portion 15 of the cup body 12 is pressed and deformed so as to follow the shape of the convex part of the dense part 14 and is brought into a close contact state, a state as shown in FIG.
  • the deformation area 2 is a dense part.
  • a completely adhered area 16 is formed in a state where there is no gap, and this portion forms a laser-weldable area in a state where there is no gap.
  • the dimensions a, b, and c of the convex contact portion 15 of the cup body 12 and the dimensions r, d, and 1 of the dense part 14 of the porous base metal 11 are represented by a ⁇ l, b ⁇ r, Since the setting is made so as to satisfy d ⁇ c, the porous base metal 11 can be prevented from floating from the bottom of the cup body 12 and the dense part 14 and the convex contact part 15 can be prevented.
  • the maximum contact area (two laser weldable area) 16 can be set.
  • the close contact area between the dense portion 14 of the porous base metal 11 and the convex contact portion 15 of the cup body 12 (two laser weldable areas)
  • the porous base metal 11 and the cup body 12 constituting the impregnated cathode structure are each formed into a shape having a convex dense portion 14 and a convex contact portion 15,
  • the convex contact portion 15 of the cup body 12 is pressurized and deformed in accordance with the convex shape of the dense portion 14 of the porous base metal 11 to form a close contact region 16 with no gap between both portions.
  • the porous base metal 11 and the cup body 12 are directly joined by laser welding, so that the conventional resistance welding method, laser welding method or The following effects that cannot be obtained by the metal foil welding method can be expected.
  • Laser welding can be performed by forming a tight contact area 16 between the dense part 14 and the convex contact part 15 without any gaps.
  • the yield of welding can be improved and the incidence of defective products can be reduced.
  • the porous base metal 11 and the cap body 12 can be welded by irradiating the contact area 16 with a laser beam, the required welding time can be shortened, thereby reducing the manufacturing cost. be able to.
  • the thickness t of the dense portion 14 is set to at least 10 m or more so that laser welding can be performed without affecting the electron-emitting substance impregnated in the porous base metal 11.
  • the step of impregnating the electron emitting material can be set at an arbitrary position, and the degree of freedom can be ensured.
  • the porous base metal and the cup can be manufactured without using an intervening material such as a metal foil chip which causes a cost increase in the production of the impregnated cathode structure. Can be firmly welded.
  • the quality of the impregnated cathode assembly can be improved, the operation of the electron gun can be stabilized, and the cost can be reduced.
  • the porous base metal is Can improve the reliability and yield of welding between the steel and the cup body, greatly reduce the incidence of defective products, and can equalize the welding accuracy and strength and improve the product quality .
  • the time required for welding work between the porous base metal and the cup body can be reduced, manufacturing costs can be reduced, and laser welding can be performed without affecting the electron-emitting substance impregnated in the porous base metal. Therefore, the step of impregnating the electron-emitting substance can be set at any optimum position.

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Description

明細: 含浸型陰極構体及びその製造方法 ， 技術分野
本発明は、 多孔質基体金属に電子放射物質を含浸させた含浸型陰極構 体及びその製造方法に関し、 更に詳しくは、 多孔質基体金属とその底面 及び側面を覆うよう保持するカップ体との接合構造を改良した含浸型陰 極構体及びその製造方法に関するものである。
背景技術
含浸型陰極構体は、 高電流密度で動作し長寿命であるため、 衛星搭載 用などの進行波管あるいは高品位映像システム用ブラウン管、 撮像管な どに用いられる電子銃のカソ一ドとして多用されている。
この含浸型陰極構体は、 電子放射物質を含浸させた多孔質基体金属を 高融点金属製のカップ体内に保持して接合し、 該カップ体を同様の高融 点金属製の陰極スリーブ体の頂部に接合して形成される。
多孔質基体金属としては、 例えば直径約 l mm、 厚さ約 0 . 4 mm、 空孔率約 2 0 %のタングステン （W) 焼結体からなる多孔質ペレットが 用いられる。 この多孔質ペレットは、 粒径 5 m程度のタングステン (W) をペレツト状にプレス加工した後、 加熱して焼結させることによ り形成することができる。
また、 高融点金属製の力ップ体及び高融点金属製の陰極スリーブ体と しては、 それぞれタンタル （T a ) が用いられる。
この含浸型陰極構体を組み立てる方法としては、 抵抗溶接、 レーザー 溶接などの種々の方法がある。 抵抗溶接による方法は、 第 5図に示すように電子放射物質を含浸させ た多孔質タングステン （W) ペレットからなる多孔質基体金属 1を、 夕 ンタル （T a ) 製のカップ体 2内に装着し、 このカップ体 2をタンタル ( T a ) 製のスリーブ体 3の上端内部に嵌め込み、 スリーブ体 3の上端 部外周の全周をカシメ溶接電極 4を用いてかしめると同時に抵抗溶接す ることにより、 多孔質基体金属 1、 カップ体 2.及びスリーブ体 3を相互 に固定接合するものである。
また、 レーザー溶接による方法は、 上記の方法と同様、 電子放射物質 を含浸させた多孔質タングステン （W) ペレットからなる多孔質基体金 属 1を、 タンタル （T a ) 製のカップ体 2内に装着し、 このカップ体 2 をタンタル （T a ) 製のスリーブ体 3の上端内部に嵌め込んだ後、 スリ ーブ体 3の上端部外周の全周をレーザー溶接することによって、 多孔質 基体金属 1、 カツプ体 2及びスリーブ体 3を相互に固定接合するもので ある。
しかしながら、 これらの方法によると、 以下のような問題があった。 まず、 前者の抵抗溶接による方法では、 多孔質基体金属 1とカップ体 2との間で両者の成分が合金を形成するまでには至らないために、 両者 間の接合強度が弱く、 この方法によって製造された含浸型陰極構体の場 合、 陰極温度の経時変化が大きくなり、 この経時変化によって熱電子の 放射を阻止するためのダリッド電圧すなわちカツトオフ電圧が大幅に変 化し、 これを電子銃として使用すると、 安定した動作が得られないとい う問題があった。 また、 この方法では、 スリーブ体 3の全周をかしめな がら複数点にわたつて抵抗溶接しなければならないため、 全体として作 業が煩雑であり、 かつ作業時間が長くなると共に、 抵抗溶接用の電極棒 を定期的に交換する必要があることから、 製造コストが高くなるという 問題があった。 一方、 後者のレーザ一溶接による方法では、 抵抗溶接による方法に比 ベ接合強度を十分確保できるという特長を有するが、 レーザーの出力調 節が難しく、 多孔質基体金属に含浸された電子放射物質とレーザーが激 しく反応 （電子放射物質が気化） し、 場合によってはカップ体 2に穴が 開いてしまう場合があるという問題があった。 また、 この問題を解消す るため、 電子放射物質を含浸させる前に多孔質基体金属 1とカップ体 2 とを溶接することが考えられるが、 溶接後に多孔質基体金属 1に電子放 射物質を含浸させると、 タンタル （T a ) 製のカップ体が酸化し、 カツ プ体が脆くなつて機械的強度が低下してしまうという問題があった。 そこで、 これらの問題を改善した方法として、 特開平 8— 7 7 4 4号 及び特開平 1 0— 1 0 6 4 3 3号公報に示されたものが提案されている この方法は、 第 6図に示すように多孔質タングステン （W) ペレット からなる多孔質基体金属 1の底面に厚さ約 1 5〜 1 0 0 x m程度の薄い モリブデン （M o ) 等の高融点金属からなる金属箔チップ体 5をレーザ —照射によって溶着し、 この金属箔チップ体 5を溶着した多孔質基体金 属 1をその底面及び側面を覆うようにカップ体 2内に保持した後、 金属 箔チップ体 5を介して多孔質基体金属 1とカップ体 2とをレーザー溶接 するようにしたものである。
この金属箔溶着方法 （レーザー溶接） によると、 全周溶接が不要にも かかわらず多孔質基体金属 1とカップ体 2とを強固に接合することがで き、 陰極温度の経時変化を抑制してカツ卜オフ電圧の変化を少なくでき るという効果が得られる反面、 金属箔を用いることによるコストアップ は避けられないという問題を有すると共に、 金属箔チップ体 5を介して 多孔質基体金属 1とカップ体 2とを確実にレーザ一溶接するには、 溶着 後の金属箔チップ体 5表面を平坦化管理する必要があるが、 それが中々 難しいという問題があった。 つまり、 多孔質基体金属 1の表面には多数の空孔が存在するため、 金 属箔チップ体 5の形成面は平坦にはならず、 しかも金属箔自体も極めて 薄いために多少湾曲していることからその表面は完全な平坦面ではなく 多孔質基体金属 1の底面に金属箔を置いたとき、 両者の間に隙間が発生 する。 このように隙間がある状態で金属箔チップ体 5を溶着すると、 金 属箔チップ体 5の表面に突起や凹凸の非平坦部が形成されることになる また、 多孔質基体金属 1の底面に金属箔チップ体 5を溶着する場合、 多孔質基体金属 1及び金属箔チップ体 5の酸化を防止するため、 ァルゴ ン、 窒素等の不活性ガス雰囲気下でレーザー光を照射することにより溶 着しているが、 この溶着雰囲気や不活性ガスの吹き付け流量、 吹き付け 方向、 あるいはレーザ一光の照射条件等によって、 溶着後の金属箔チッ プ体 5表面の平坦度が変化することになる。
このように金属箔チップ体 5の表面に非平坦部が存在する状態で多孔 質基体金属 1をカツラ°体 2内に保持してレーザ一照射により溶接すると カツプ体 2に対して多孔質基体金属 1が傾いて配置される場合があり、 レーザ一光の照射によりカップ体 2に穴が開くことがあった。
力ップ体 2にこのような穴が存在すると、 電子銃として使用した際に 該穴を通して加熱ヒータ側にリーク電流が発生し、 安定した動作が得ら れなくなる問題があった。
更に、 多孔質基体金属 1がカップ体 2内に傾いて配置されていると、 未溶接箇所の発生による溶接不良が生じ易く、 多孔質基体金属 1がカツ プ体 2から外れる場合があり、 仮に溶接されたとしても多孔質基体金属
1が傾いた状態で組立てられるため、 本来所定の間隔 （例えば 1 0 0 m) を有して配置されるべきダリッド側と接触してしまうことがあり、 熱電子の放射ができず、 電子銃としての機能を果たすことができない不 良品となることがあった。 本発明は、 以上の問題に対処するためになされたものであり、 その第 一の課題は、 コストアップの要因となる金属箔チップ体等の介在物を用 いることなく、 多孔質基体金属とカップ体とを強固に接合できる含浸型 陰極構体及びその製造方法を提供することにある。
本発明のもう一つの課題は、 多孔質基体金属とその多孔質基体金属を 保持するカツプ体の形状を最適化することにより、 溶接不良の発生を無 くし、 多孔質基体金属とカップ体との間の溶接の信頼性と歩留りを向上 させることができる含浸型陰極構体及びその製造方法を提供することに ある。
本発明の更なる課題は、 多孔質基体金属とカップ体間の溶接作業に要 する時間を短縮し、 製造コストを低減することができる含浸型陰極構体 及びその製造方法を提供することにある。 発明の開示
上記した課題を解決するため、 本発明にかかる含浸型陰極構体は、 電 子放射物質が含浸される多孔質基体金属と、 該多孔質基体金属の表面を 露出させ、 その底面及び側面を覆うよう該多孔質基体金属を保持する力 ップ体とからなる含浸型陰極構体において、 前記多孔質基体金属の底面 に緻密部を形成すると共に、 該緻密部の形状に倣い前記カップ体の底部 を加圧変形して密着領域を形成し、 該密着領域にて前記カップ体の底部 と前記多孔質基体金属の緻密部とを溶接してなることを特徴とするもの である。
上記のように多孔質基体金属の一部に多孔質でない緻密部を形成し、 該緻密部の形状に倣い力ップ体の底部を加圧変形して密着領域を形成し. この密着領域にて力ップ体と多孔質基体金属とを溶接するようにしてい るため、 金属箔等の介在物を用いることなく、 直接カップ体と多孔質基 体金属とをレーザ一溶接等により強固に接合することができる。
また、 本発明にかかる含浸型陰極構体は、 上記した含浸型陰極構体に おいて、 前記多孔質基体金属の緻密部を凸状に形成すると共に、 前記力 ップ体底部における前記緻密部との接触部分を前記多孔質基体金属側に 凸状に.形成し、 この凸状接触部分を前記緻密部の形状に倣い加圧変形し て密着領域を形成してなることを特徴とするものである。
このように多孔質基体金属の緻密部を凸状に形成し、 この凸状部に接 触するカップ体の底部を多孔質基体金属側に凸状に形成し、 該凸状接触 部分を緻密部の凸状部に倣い加圧変形して密着させ、 隙間のない状態に してレーザー溶接するようにしているため、 溶接不良の発生を無くし、 確実にカップ体と多孔質基体金属間を溶接することができる。
更に、 本発明にかかる含浸型陰極構体は、 上記した含浸型陰極構体に おいて、 前記多孔質基体金属の緻密部の厚さを少なくとも 1 0 m以上 としてなることを特徴とするものである。
緻密部の厚さを少なくとも 1 0 m以上とすることによって、 多孔質 基体金属に含浸された電子放射物質に影響を及ぼすことなく、 カツプ体 と多孔質基体金属とをレーザー溶接することができる。
更にまた、 本発明にかかる含浸型陰極構体は、 上記した含浸型陰極構 体において、 前記多孔質基体金属の緻密部の幅を！"、 凸状部の幅を d、 凸状部両側に形成される凹状部の底面からの深さを 1 とし、 前記カップ 体の底部の凸状部の高さを a、 該凸状部の底部の幅を b、 該凸状部の頂 部の幅を cとしたとき、 a≤ l 、 b≤ r , d≤ cに設定してなることを 特徴とするものである。
多孔質基体金属の緻密部とカップ体底部の凸状部の寸法関係を上記の ように設定することにより、 多孔質基体金属が力ップ体の底面から浮か ないようにして両者の密着領域を十分に確保して溶接することができ、 接合状態を一層安定化することができる。
. また、 上記した課題を解決するため、 本発明にかかる含浸型陰極構体 の製造方法は、 電子放射物質が含浸される多孔質基体金属と、 該多孔質 基体金属の表面を露出させ、 その底面及び側面を覆うよう該多孔質基体 金属を保持するカップ体とからなる含浸型陰極構体の製造方法において. 前記電子放射物質を含浸する前に前記多孔質基体金属の底面に予め緻密 部を形成する工程と、 この緻密部を形成した多孔質基体金属を、 その表 面を露出させ、 底面及び側面を覆うよう前記カップ体内に保持し、 該カ ップ体の底部を前記緻密部の形状に倣い加圧変形して密着領域を形成す る工程と、 この密着領域において前記力ップ体の底部と前記多孔質基体 金属の緻密部とをレーザ一溶接する工程とからなることを特徴とするも のである。
このように、 予め多孔質基体金属の底面にレーザー光等を照射するこ とにより多孔質部の一部を溶融して緻密部を形成し、 この緻密部を形成 した多孔質基体金属を力ップ体内に保持した後、 力ップ体の底部を前記 緻密部の形状に倣い加圧変形して密着領域を形成し、 この密着領域にお いて力ップ体と多孔質基体金属をレーザー溶接することによって、 両者 を隙間のない状態で、 かつ介在物を用いることなく、 直接レーザ一溶接 して強固に接合することができる。
更に、 本発明にかかる含浸型陰極構体の製造方法は、 上記した含浸型 陰極構体の製造方法において、 前記緻密部を形成する工程の後工程で、 適宜前記多孔質基体金属に前記電子放射物質を含浸してなることを特徴 とするものである。 多孔質基体金属の底面に緻密部を形成した後、 多孔質基体金属に電子 放射物質を含浸することにより、 緻密部に含浸された電子放射物質に対 して影響を及ぼすことなく、 レーザ一溶接することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施形態にかかる含浸型陰極構体の構成とその製 造方法を示す工程フロー図である。
第 2図は、 同多孔質基体金属とカップ体の溶接領域を示す拡大断面図 である。
第 3図は、 同多孔質基体金属の構成を示す断面図である。
第 4図は、 同カップ体の構成を示す断面図である。
第 5図は、 従来の抵抗溶接による含浸型陰極構体の製造方法を示す説 明図である。
第 6図は、 従来の金属箔溶着方法による含浸型陰極構体の製造方法を 示す工程フロー図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施形態を第 1図乃至第 4図に基づいて説明する。
第 1図は本発明の実施形態にかかる含浸型陰極構体の構成とその製造 方法を示す工程フロー図、 第 2図はその多孔質基体金属とカップ体の溶 接領域を示す拡大断面図、 第 3図は多孔質基体金属の構成を示す断面図. 第 4図は力ップ体の構成を示す断面図である。
カラー陰極線管にはそのネック部に電子銃が内蔵されており、 電子銃 は電子ビームを放射する機能を有している。 また、 電子銃は力ソード組 立体と複数のグリッド電極群とからなり、 カゾード組立体は R、 G、 B の 3本の含浸型陰極構体を具備している。 各含浸型陰極構体は、 前述したように電子放射物質を含浸させた多孔 質タングステン （W) ペレットで構成された多孔質基体金属 1 1をタン タル （T a ) 等からなる高融点金属製のカップ体 1 2内に保持し、 該カ ップ体 1 2をタンタル （T a ) 等からなる高融点金属製の陰極スリーブ 体の頂部に接合して形成される。
以下にこの含浸型陰極構体の詳細構造とその製造方法を説明する。 まず、 多孔質基体金属 1 1としては、 例えば直径が約 l mm、 厚さが 約 0 . 4 mm、 空孔率が約 2 0 %の多孔質タングステン （W) ペレツ卜 が用いられる。 この多孔質タングステン （W) ペレットは、 例えば粒径 が 5 m程度のタングステン （W) をペレット状にプレス加工した後、 加熱して焼結することにより形成することができる。
このようにして形成された多孔質基体金属 1 1の裏面にレーザ一を照 射し、 その多孔質部 1 3の一部を溶融して第 1図の （A ) に示すように 多孔質部 1 3より孔の少ない又は硬質の緻密部 1 4を形成する。
この緻密部 1 4は、 第 3図に示すように中央部が凸状、 その両側が凹 状となるように形成される。 ここで、 緻密部 1 4の厚さ tは、 多孔質基 体金属 1 1に含浸された電子放射物質に影響を及ぼさずに後述するカツ プ体 1 2とレーザ一溶接できるよう、 少なくとも 1 0 以上に設定さ れる。
また、 緻密部 1 4における幅は r、 凸状部の幅は d、 凸状部両側に形 成される凹状部の底面からの深さは 1に各々寸法設定される。
一方、 多孔質基体金属 1 1をその底面及び側面を覆うよう収容保持す るカップ体 1 2は、 高融点金属であるタンタル （T a ) によって構成さ れ、 多孔質基体金属 1 1をその表面から電子放射物質の電子を放射でき るよう露出した状態に保持し、 このカップ体 1 2の底部に対して多孔質 基体金属 1 1の緻密部 1 4をレーザー溶接によって強固に接合できるよ う構成されている。
このカップ体 1 2には、 第 4図に示すように底部の中央部に多孔質基 体金属 1 1の底面側に対して凸状の接触部分 1 5が形成されており、 こ の凸状接触部分 1 5は凸状部の高さが a、 凸状部の底部の幅が b、 凸状 部の頂部の幅が cに各々寸法設定されている。
そして、 このカップ体 1 2の凸状接触部分 1 5の寸法 a、 b、 cと多 孔質基体金属 1 1の緻密部 1 4の寸法！：、 d、 1 とは、 a≤ l 、 b≤ r d≤ cの関係を満たすよう設定される。
多孔質基体金属 1 1及びカップ体 1 2は、 それぞれ上記のように構成 されており、 両者を組み立てて含浸型陰極構体を製造するに際しては、 第 1図に示すように工程 （A) において、 底面の一部にレーザ一を照射 して上記した緻密部 1 4を形成した多孔質基体金属 1 1に対して、 次ェ 程 （B ) において電子放射物質を含浸させる。
なお、 電子放射物質の含浸工程は、 以下の （C ) 、 ( D ) 工程の前後 いずれに設定してもよい。
次いで工程 （C ) において、 電子放射物質が含浸された多孔質基体金 属 1 1に対し、 上記したカップ体 1 2が緻密部 1 4を形成した底面及び 側面を覆うように押し付け装着される。 この装着状態は、 多孔質基体金 属 1 1の緻密部 1 4の凸状部に対してカップ体 1 2の凸状接触部分 1 5 が接触した状態であり、 ここからカップ体 1 2の凸状接触部分 1 5を加 圧変形し、 凸状接触部分 1 5が緻密部 1 4の凸状部形状に倣って密着状 態となるよう加圧変形を施す。
ここで、 カップ体 1 2の凸状接触部分 1 5を緻密部 1 4の凸状部形状 に倣い密着状態となるよう加圧変形すると、 第 2図に示すような状態と なり、 カップ体 1 2の変形領域が緻密部 1 4の凸状部に対して全く隙間 がない状態に完全密着した領域 1 6を形成し、 この部分が隙間のない状 態でのレーザ一溶接可能領域を形成することになる。 この際、 カップ体 1 2の凸状接触部分 1 5の寸法 a、 b、 cと多孔質基体金属 1 1の緻密 部 1 4の寸法 r、 d、 1を、 a≤ l、 b≤ r、 d≤ cの関係を満たすよ う設定しているため、 多孔質基体金属 1 1がカップ体 1 2の底部から浮 かないようにすることができると共に、 緻密部 1 4と凸状接触部分 1 5 の密着領域 （二レーザー溶接可能領域） 1 6を最大に設定することがで きる。
しかる後、 第 1図に示すように工程 （D ) において、 多孔質基体金属 1 1の緻密部 1 4とカップ体 1 2の凸状接触部分 1 5間の密着領域 （二 レーザー溶接可能領域） 1 6に対してレーザー光を照射し、 両部間をレ 一ザ一溶接することによって両部間には全く隙間がないため、 多孔質基 体金属 1 1とカップ体 1 2とを確実にかつ強固に溶接接合することがで きる。
しかして、 上記の実施形態によると、 含浸型陰極構体を構成する多孔 質基体金属 1 1及びカップ体 1 2を、 各々凸状の緻密部 1 4と凸状接触 部分 1 5を有する形状とし、 カップ体 1 2の凸状接触部分 1 5を多孔質 基体金属 1 1の緻密部 1 4の凸状形状に倣って加圧変形させ、 両部間に 隙間のない密着領域 1 6を形成することにより、 この密着領域 1 6にお いて多孔質基体金属 1 1とカップ体 1 2を直接レ一ザ一溶接によって接 合するようにしているため、 従来の抵抗溶接方法、 レーザー溶接方法あ るいは金属箔溶着方法では得られない以下のような効果を期待すること ができる。
( 1 ) 多孔質基体金属 1 1とカップ体 1 2とを直接レーザー溶接する ようにしているため、 両者間を確実にかつ強固に溶接接合することがで き、 溶接の信頼性を高め、 含浸型陰極構体における陰極温度の経時変化 を極小としてカツトオフ電圧の変動幅を小さくし、 その品質を向上させ て電子銃の動作を安定させることができる。
( 2 ) 緻密部 1 4と凸状接触部分 1 5間に隙間のない密着領域 1 6を 形成してレーザー溶接できるため、 力ップ体の穴開きや未溶接等の溶接 不良を解消し、 溶接の歩留りを向上させ、 不良品の発生率を低減するこ とができる。
( 3 ) 金属箔等の介在物を用いることなく、 多孔質基体金属 1 1と力 ップ体 1 2とを直接レーザ一溶接するようにしているため、 介在物相当 分のコストダウンを図ることができる。
( 4 ) 密着領域 1 6にレーザー光を照射して多孔質基体金属 1 1と力 ップ体 1 2を溶接できるため、 溶接所要時間を短縮することができ、 そ れによって製造コストを低減することができる。
( 5 ) 緻密部 1 4の厚さ tを少なくとも 1 0 m以上に設定し、 多孔 質基体金属 1 1に含浸された電子放射物質に影響を及ぼすことなくレー ザ一溶接できるようにしているため、 電子放射物質の含浸工程を任意の 位置に設定でき、 その自由度を確保することができる。
( 6 ) 緻密部 1 4と凸状接触部分 1 5の形状及び各部寸法を最適化し ているため、 均質で安定した溶接精度及び溶接強度を得ることができる 以上に詳細に説明したように、 本発明にかかる含浸型陰極構体及びそ の製造方法によると、 含浸型陰極構体の製造に際して、 コストアップの 要因となる金属箔チップ体等の介在物を用いることなく、 多孔質基体金 属とカップ体とを強固に溶接接合することができる。
従って、 含浸型陰極構体の品質を向上させ、 電子銃の動作を安定化す ることができると共に、 コストダウンを図ることができる。
また、 多孔質基体金属とその多孔質基体金属を保持するカップ体の形 状を最適化することにより、 溶接不良の発生を無くし、 多孔質基体金属 とカップ体との間の溶接の信頼性と歩留りを高めることができるため、 不良品の発生率を大幅に低減できると共に、 溶接精度及び溶接強度を均 質化し、 製品品質を向上させることができる。
更には、 多孔質基体金属とカップ体間の溶接作業に要する時間を短縮 し、 製造コストを低減することができると共に、 多孔質基体金属に含浸 された電子放射物質に影響を及ぼすことなくレーザー溶接できるため、 電子放射物質の含浸工程を任意の最適位置に設定することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 電子放射物質が含浸される多孔質基体金属と、 該多孔質基体金属の 表面を露出させ、 その底面及び側面を覆うよう該多孔質基体金属を保持 するカップ体とからなる含浸型陰極構体において、 前記多孔質基体金属 の底面に緻密部を形成すると共に、 該緻密部の形状に倣い前記力ップ体 の底部を加圧変形して密着領域を形成し、 該密着領域にて前記カップ体 の底部と前記多孔質基体金属の緻密部とを溶接してなることを特徴とす る含浸型陰極構体。
2 . 前記多孔質基体金属の緻密部を凸状に形成すると共に、 前記カップ 体底部における前記緻密部との接触部分を前記多孔質基体金属側に凸状 に形成し、 この凸状接触部分を前記緻密部の形状に倣い加圧変形して密 着領域を形成してなることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の含浸 型陰極構体。
3 . 前記多孔質基体金属の緻密部の厚さを少なくとも 1 0 m以上とし てなることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の含浸型陰 極構体。
4 . 前記多孔質基体金属の緻.密部の幅を r、 凸状部の幅を d、 凸状部両 側に形成される凹状部の底面からの深さを 1 とし、 前記カップ体の底部 の凸状部の高さを a、 該凸状部の底部の幅を b、 該凸状部の頂部の幅を cとしたとき、 a≤ l 、 b≤ r , d≤ cに設定してなることを特徴とす る請求の範囲第 2項又は第 3項に記載の含浸型陰極構体。
5 . 電子放射物質が含浸される多孔質基体金属と、 該多孔質基体金属の 表面を露出させ、 その底面及び側面を覆うよう該多孔質基体金属を保持 するカップ体とからなる含浸型陰極構体の製造方法において、 前記電子 放射物質を含浸する前に、 前記多孔質基体金属の底面に予め多孔質でな い緻密部を形成する工程と、 この緻密部を形成した多孔質基体金厲を、 その表面を露出させ、 底面及び側面を覆うよう前記カップ体内に保持し 該カップ体の底部を前記緻密部の形状に倣い加圧変形して密着領域を形 成する工程と、 この密着領域において前記力ップ体の底部と前記多孔質 基体金属の緻密部とをレーザ一溶接する工程とからなることを特徴とす る含浸型陰極構体の製造方法。
6 . 前記緻密部を形成する工程の後工程で、 適宜前記多孔質基体金属に 前記電子放射物質を含浸してなることを特徴とする請求の範囲第 5項に 記載の含浸型陰極構体の製造方法。
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