WO2005069349A1 - 放電電極、放電ランプ、放電電極の製造方法および製造装置 - Google Patents

放電電極、放電ランプ、放電電極の製造方法および製造装置 Download PDF

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electrode
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Koki Minamoto
Koji Fujii
Shigeya Sakaguchi
Osamu Nakano
Ken Sato
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Nippon Tungsten Co., Ltd.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H01J61/0675—Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode

Definitions

  • the present invention relates to a backlight used as a light source transmitting through a liquid crystal panel, particularly to a discharge electrode, a discharge lamp, a method and an apparatus for manufacturing a discharge electrode suitable for a cold cathode fluorescent tube (CCFL).
  • CCFL cold cathode fluorescent tube
  • the electrode of a cold cathode fluorescent tube is called its shape cup.
  • a high-voltage AC power supply is applied to the cup, which tends to generate heat, so that its current-carrying characteristics tend to decrease and the brightness of the backlight tends to decrease.
  • the cup material including the lead-in wire, withstands high temperatures that have good thermal conductivity in terms of material, as described in Patent Document 1. It is desirable to use a refractory metal such as W, Nb, Ta, or Mo, which does not affect the conductivity even at high temperatures and has good sputter resistance.
  • Patent Document 2 discloses that the strength and thermal conductivity of the cup portion and the wiring portion are required to be increased. In order to form the cup portion and the wiring portion into an integrated structure, these high melting points to which a small amount of Ni is added are added. Injection molding of this powder instead of the conventional wire drawing, and further La O, YO, ZrO, Ce
  • Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 disclose, as a method of manufacturing with a strong electrode, press molding using a press die in order to increase strength and minimize size. Is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-151496
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-242927
  • Patent Document 3 JP 2003-59445 A
  • Non-Patent Document 1 Press Die Selection “Compression Die” by Hirokazu Yamamoto
  • Patent Document 3 While pressing, the press working described in Patent Document 3 is a direct application of the method of working a normal metal using a mold described in Non-Patent Document 1, and w,
  • the electrodes of the conventional cold-cathode fluorescent lamp are made of high melting point metal, which has a large electrode resistance, a large negative electrode voltage drop, and a low luminous efficiency in terms of luminance and power consumption. Since it is formed by joining the cup part and the rod part, which are difficult to plastically process, by welding or the like, there are many problems to be improved, such as poor mechanical strength of the joint part against bending and tension.
  • the problems to be solved by the present invention are, in particular, plastic working of a high melting point metal having excellent characteristics as an electrode, and defects such as cracks using a high melting point metal material as a knock light of a liquid crystal panel!
  • the purpose is not only to manufacture the cup material of the electrode of the cold cathode fluorescent tube and to improve the bonding strength between the cup material and the connection (lead) wire, but also to impart excellent characteristics as the electrode of the cold cathode fluorescent tube. .
  • the present invention provides a function of improving workability of a refractory metal such as Mo, W, Ta, and Nb, and / or one or more of the refractory metals, and a function of adjusting crystal grain growth in a warm state.
  • a refractory metal such as Mo, W, Ta, and Nb
  • One or more of the refractory metals added with a small amount of alloying material such as Ni, Cu, etc. that has This is a discharge electrode formed by pressing, extruding, ironing, etc., an integrally formed body of a wire (rod) and a cup during warm or hot.
  • the term "working temperature” refers to a temperature that is equal to or higher than the ductile brittle transition temperature and lower than the recrystallization temperature, and is 100 to 1000 ° for high melting point metals such as Mo, W, Ta, and Nb. Refers to the temperature range of C. When the working temperature is below this range, working such as pressing, extrusion, and ironing becomes difficult, cracks occur, and it becomes impossible to manufacture extremely small electrode members. Also If the processing temperature exceeds this warm range, recrystallization occurs, and the performance of mechanical properties such as bending strength as an electrode material deteriorates.
  • the crystal structure is a cup portion or a fibrous shape in which the cup portion and the rod are common, that is, the tissue crystal growth direction is the length direction of the electrode, and the height is 2 or more. ⁇ It has a crystal structure with an aspect ratio, and in addition to excellent mechanical strength, heat dissipation, and current-carrying effect, it can be used as an extremely small electrode that has the characteristics of the holo-sword effect as an electrode of a cold cathode fluorescent tube. .
  • the aspect ratio is smaller than 2, cracks are easily generated inside due to heat history, and furthermore, deformation is easily caused. Therefore, the aspect ratio needs to be 2 or more.
  • the ductile-brittle transition temperature is significantly lower than that of a polycrystalline electrode, and it is possible to lower not only the processing temperature but also the electrical resistance. .
  • the life of the cup-shaped discharge electrode is determined by electrode wear rather than by sputtering of the electrode material at the bottom of the cup. Therefore, it is necessary to make the thickness of the bottom of the cup at least equal to the thickness of the cup-side peripheral portion. is there.
  • the ratio of the thickness of the bottom portion of the cup portion to the thickness of the peripheral portion on the cup side is 1 or more.
  • the electrode of the present invention has an increased degree of freedom in processing such as the shape of the inner bottom portion, the shape of the outer end portion, and the thickness of the cup portion, and is capable of forming irregularities only on the inner surface of the electrode or the outer surface and the inner surface.
  • Holo is a shaped body that has an excellent gamma action as well as a one-sided sword effect, and it is also possible to form so-called fins with an uneven surface shape for heat dissipation on the outer surface of the rod.
  • a so-called fin having an uneven surface shape to enhance the electron emission efficiency on the outer surface of the cup portion can be formed, and the electrode is a tiny electrode with improved characteristics as an electrode of a cold cathode fluorescent tube.
  • the discharge electrode member according to the present invention removes high-hardness refractory metal in a warm region or a hot region, a high thermal conductivity is applied to a press member such as a punch or a die. It is possible to use a high-strength, heat-resistant ceramic or carbide or cermet having high hardness and releasability from the workpiece, such as SiN, SiC, WC-Ni-based carbide, WC-TiC- T
  • the plastic flow of the material is applied to the press die. It is preferable to provide a function that responds fixedly or variably to an increase in the flow amount of the material in a direction opposite to the direction.
  • the present invention has the following effects.
  • the discharge electrode of the present invention has no internal or surface cracks, has a uniform crystal structure in each part, has excellent mechanical strength, has uniform electric resistance, and has partial abnormal heat generation. And a longer life can be achieved.
  • the electrode of the present invention is manufactured by directly pressing an approximately large columnar material by press molding instead of punching a plate material by a punching die and pressing by a press as in the conventional method. It can be manufactured with a charge, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 shows Sample 1 as a starting material 1, which was prepared by tempering pure Mo having a diameter of 2.2 mm and a length of 2.4 mm at 100 to 1500 ° C and then heating to 300 ° C.
  • Fig. 2 shows the sample 1 shown in Fig. 1 1 shows a configuration of a press machine 10 for pressing.
  • the press machine 10 is provided with a WC-Ni-based carbide mold 13 having a molding space 11 and a rod molding space 12 aligned with the outer surface of the cup portion, and a mold 13 fitted to the outer surface of the cup portion of the mold 13. It has a punch 14 that enters the formed molding space 11.
  • the punch 14 is prepared in such a shape that its outer diameter matches the inner diameter of the cup portion and its lower surface matches the inner bottom surface of the molding cup portion.
  • Reference numeral 15 denotes a mold for flattening the upper end surface of the cup portion of the formed electrode.
  • the wear resistance of the mold 13 is improved when ceramics such as SiN or SiC are used. Toughness with carbide
  • cermets such as Mo NiP is more wear resistant than carbide
  • Reference numerals 16 and 17 denote panel materials attached to the upper and lower substrates 18 and 19 of the warm press 10, respectively.
  • the molding material 1 is formed.
  • the punch 14 enters the mold 13
  • the punch 14 fixedly or variably resists the increase in the amount of material flowing into the mold, and helps uniform deformation.
  • the panel material 17 attached to the upper base material 18 has a function of acting on the rear extrusion control plate 15 to flatten the upper end surface of the formed cup member 101 (FIG. 3).
  • Reference numerals 20 and 21 denote pressure adjusting screws
  • reference numerals 22 and 23 denote heaters (for example, sheathed heaters)
  • a spring member 16 has a function of flattening the lower end surface of the rod via a front extrusion control pin 30. Furthermore, by appropriately controlling the pressure of panel materials 16 and 17, the molding of rods and cups can be controlled arbitrarily. 24-27 are insulation materials.
  • FIG. 3 shows an electrode 100 formed by a press machine
  • 101 shows a cup part
  • 102 shows a rod
  • the cup length is 4.9mm
  • the cup bottom thickness is 0.4mm
  • the depth is 4.5mm
  • the rod length is 3mm
  • the rod diameter is 0.9mm.
  • the press machine 10 maintains the processing temperature of the processing material 1 at 300 ° C by the heaters 22 and 23 built in the mold, and is formed at a punch descent speed of 0.1 mmZs-20mZs.
  • An electrode 100 having the appearance shown in FIG. As shown in the figure, the cup part 101 and the current-carrying rod 102 are integrally formed, and the inner surface that affects the discharge function and other effects, such as the hollow effect, is formed as a smooth surface of a desired size. .
  • the electrode 100 thus obtained has an internal crystal structure as shown in FIG. In this crystal structure, each crystal shown in FIG. 4 has a fibrous shape having a high aspect ratio of 2 or more.
  • Table 1 shows the characteristics of the electrode of the present invention thus obtained, electrodes produced by a conventional production method as comparative examples, and discharge lamps using these.
  • Internal structure Particles are fibrous in length. Approximately the same as those formed between crystals.Crystal particles are recrystallized and grains are large and small.
  • Discharge lamp High brightness, low power consumption High brightness, low power consumption Defects in the weld, making it impossible to manufacture
  • the gas inside the pores is released, little gas is generated, and the electrode heats up Abnormal heat generation at the electrode, heat at the spa weld
  • the spatter has less gas leak spatter than the glass sealing part, the lightness is less and the lightness is reduced, so the lightness is reduced and the strength is also increased.
  • the life is shorter than that of the one. Deformation was severe in the weld and the brightness decreased. Longer life. Extended. occured.
  • a sintering accelerator of an active metal such as Ni is required as a sintering accelerator, which makes it difficult to sinter a high-purity Mo material.
  • An electrode made of pure Mo could not be manufactured.
  • the sintered body has many pores, and the gas in the pores is released when electricity is supplied, and the number of secondary electrons colliding with the pores and reaching the phosphor is reduced, resulting in a decrease in light emission efficiency.
  • the brightness decreased, and gas leaked from the electrode sealing portion of the lamp.
  • the electrode of the present invention is about the same as the injection-molded electrode of the comparative example.
  • the bending strength of the joint of the present invention is 1.5-1. This has increased the production yield at the time of production and the life of the product.
  • the electrode of the present invention has about 1.8 times the thermal conductivity as compared with the injection-molded electrode of the comparative example, and thus has improved thermal conductivity. Improvements and reduction in lightness of light bulbs were achieved.
  • the electrode material When a single crystal material is used as the electrode material, the electric resistance of the electrode is reduced, the power consumption is small, the luminance is improved, and the heat generation temperature of the electrode is reduced. In the case of processing, the reduction of the decrease in brightness and brightness was suppressed, and the ductile-brittle transition temperature was lower than that of polycrystalline materials (for example, the transition temperature was 277 ° C with high-purity Mo), so that the life of the mold was improved.
  • the transition temperature was 277 ° C with high-purity Mo
  • the life is determined by electrode consumption due to sputtering of the bottom of the cup portion. The life of the electrode section is extended.
  • the force using Mo as the electrode material was listed as one of the forces W, Ta, and Nb. Similar results were obtained when one or more alloy materials with a function of controlling grain growth were added.
  • the resistance was small, and the reduction in life and brightness due to sputtering was suppressed, and the luminous effect was good, the thermal conductivity was good, and electrodes could be manufactured.
  • the present invention has excellent characteristics as a discharge tube electrode in terms of electrical characteristics, thermal conductivity, and mechanical strength.
  • an apparatus as shown in FIG. 2 which can integrally mold the cup portion and the rod portion is used.
  • the apparatus does not have the rod portion forming space 12 and the front extrusion control pin 30 is provided with the forming space.
  • a cup portion as shown in FIG. 9 was manufactured in the same manner as in Example 1 using an apparatus of the present invention as shown in FIG. 8 having an ejector pin 31 for ejecting a work, which is located at the lower end of 11.
  • an electrode for a discharge lamp is manufactured by electron beam welding, laser beam welding, resistance welding, or brazing, on the outer bottom surface of the cup portion obtained in this manner, with the same material or different materials. It was used by incorporating it into a discharge or the like, but the result was similar to that of Table 1 in Example 1. Industrial applicability
  • the present invention can be applied not only to the cold cathode of the fluorescent tube of the backlight of the liquid crystal display described as an example, but also to an electrode of a magnetron end hat, a projector light source electrode, an electron gun, a member for a halogen bulb, and the like.
  • FIG. 1 shows an outer shape of a material for forming a discharge electrode according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a structure of a warm press for forming a material.
  • FIG. 3 shows the appearance of a discharge electrode after molding.
  • FIG. 4 shows a crystal structure of a discharge electrode after molding.
  • FIG. 5 shows an electrode having fins on the outer periphery of a rod portion of the electrode of the present invention.
  • FIG. 6 shows an electrode having fins on the outer periphery of a cup portion of the electrode of the present invention.
  • FIG. 7 shows an electrode having protrusions on at least one of the inner surface and outer surface of the cup of the electrode of the present invention.
  • FIG. 8 shows a structure of a warm press for forming only a cup portion.
  • FIG. 9 shows the appearance of a cup portion after molding.
  • FIG. 10 shows a crystal structure of a cup portion after molding.
  • FIG. 11 shows an electrode having fins on the outer periphery of a cup portion of the present invention.

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Abstract

　液晶パネルのバックライトとしての冷陰極蛍光管の電極のカップ材と接続（リード）線との接合強度のみならず、冷陰極蛍光管の電極として優れた特性を付与させる。 　Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の高融点金属のいずれか一種以上または、これに高融点金属の温間における加工性の改良機能と結晶粒成長の調整機能を有する少量のＮｉ、Ｃｕ等のような合金材を添加した高融点金属の一種以上からなり、または、これらの単結晶金属からなる冷陰極蛍光管の電極において、カップ部又は、リード線部（ロッド）とカップ部を温間又は熱間においてプレス、押出し、しごき等の加工によって一体成型した放電電極である。

Description

明 細 書
放電電極、放電ランプ、放電電極の製造方法および製造装置
技術分野
[0001] 本発明は、液晶パネルを透過する光源として使用されるバックライト、とくに、冷陰極 蛍光管 (CCFL)に好適な放電電極、放電ランプ、放電電極の製造方法および製造 装置に関する。
背景技術
[0002] 冷陰極蛍光管の電極は、その形態力 カップと称せられて 、る。その冷陰極蛍光 管を発光させるためには、このカップには高電圧の交流電源が負荷されるため発熱 し易ぐその通電特性が低下しバックライトの輝度が低下する傾向がある。
[0003] このため、カップ材としては、特許文献 1にも記載されているように、従前の Niに代 えて、導入線を含めて、材質的にも熱伝導率が良ぐ高温に耐え、高温においても通 電特性が影響を受けず、耐スパッタ性が良い W、 Nb、 Ta、 Moのような高融点金属 の使用が望ましい。
[0004] また、特許文献 2には、カップ部と配線部との強度と熱伝導率を高める必要力 カツ プ部と配線部を一体構造とするために、 Niを少量添加したこれらの高融点材を従前 の線引きに代えて、この粉末を射出成形すること、さらに、 La O、 Y O、 ZrO、 Ce
2 3 2 3 2
O等の酸ィ匕物を添加することによって放電特性を改善することが開示されて 、る。
2
[0005] さらに、特許文献 3及び非特許文献 1には、力かる電極との製造法として、強度を上 げ、サイズ的に極小化するために、プレス金型を用いてプレスカ卩ェすることが開示さ れている。
特許文献 1：特開 2003—151496号公報
特許文献 2：特開 2003— 242927号公報
特許文献 3：特開 2003— 59445号公報
非特許文献 1：プレス金型選書「圧縮加工金型」山本博一著
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0006] 上記特許文献に記載のバックライト、とくに、冷陰極蛍光管（CCFL)の電極材とし て耐スパッタ性に優れた金属を使用すること、高融点金属のカップ部を形成すること 、カップ部と配線部との接合部が同質の結晶細線となるように一体構造とすること、電 極材をプレスカ卩ェすることは、電極の要求特性からみて有意義であると考えられる。
[0007] し力しながら、前記特許文献 3に記載のプレス加工は、非特許文献 1に記載の金型 を使用した通常金属の加工方法をそのまま適用したものであり、このプレスによる w、
Mo等の高融点金属の大きな変形を要する塑性カ卩ェではクラックが発生して現実に は不可能である。
[0008] いずれにしても、従来の冷陰極蛍光管（CCFL)の電極は、電極抵抗が大きぐ陰 極電圧降下が激しぐ輝度と消費電力から見て発光効率が悪ぐ高融点金属の塑性 加工が難しぐカップ部とロッド部とを溶接等で接合して形成される為、接合部の曲げ や引張りに対する機械的強度が劣る等、改善すべき問題が多々ある。
[0009] 本発明が解決しょうとする課題は、とくに、電極としての特性に優れた高融点金属 の塑性加工、液晶パネルのノ ックライトとして高融点金属材料を用いたクラック等の 欠陥のな!、冷陰極蛍光管の電極のカップ材の製造とそのカップ材と接続 (リード)線 との接合強度の向上のみならず、冷陰極蛍光管の電極として優れた特性を付与せし めることにある。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、 Mo、 W、 Ta、 Nb等の高融点金属の!/、ずれか一種以上または、これに 高融点金属の温間における加工性の改良機能と結晶粒成長の調整機能を有する少 量の Ni、 Cu等のような合金材を添加した高融点金属の一種以上力もなり、または、こ れらの単結晶金属からなる冷陰極蛍光管の電極において、カップ部又は、リード線 部（ロッド）とカップ部の一体成形体を温間又は熱間においてプレス、押出し、しごき 等の加工によって成形した放電電極である。
[0011] 本発明における加工温度にいう温間とは、延性脆性遷移温度以上で、再結晶温度 より低い温度を意味し、 Mo、 W、 Ta、 Nb等の高融点金属においては 100— 1000°C の温度域をいう。この加工温度域力 この温間以下の場合は、プレス、押出し、しごき 等の加工が困難となり、割れが発生し、極小な電極部材の製造は不可能となる。また 、加工温度がこの温間域を超えると、再結晶が生じ、電極材としての曲げ強度等機械 的特性の性能が低下する。
[0012] 本発明に係る冷陰極蛍光管電極は、結晶構造がカップ部又は、カップ部とロッドが 共通した繊維状、すなわち、組織結晶成長方位が電極の長さ方向をなし、 2以上の 高 ヽアスペクト比を有する結晶構造を有し、優れた機械的強度と放熱性と通電効果 に加え、冷陰極蛍光管の電極として優れたホロ一力ソード効果の特性を有する極小 電極とすることができる。
[0013] 尚、アスペクト比が 2より小さいと、熱履歴により内部に亀裂が発生し易くなるとともに 、さらには容易に変形が生じることになるので、アスペクト比を 2以上にする必要があ る。
[0014] 本発明の電極の素材が単結晶であると、延性脆性遷移温度が多結晶のものと比較 すると大幅に低下し、加工温度を下げることが出来るだけでなぐ電気抵抗を下げる ことが出来る。
[0015] カップ型の放電電極の寿命は、カップ部底部の電極材のスパッタによるよりも電極 消耗により決まるので、少なくともカップ部の底部の厚さをカップ側周部の厚さ以上に する必要がある。
[0016] 本発明の電極は、カップ側周部の厚さに対するカップ部の底部の厚さの比が 1以 上なので、電極のスパッタによる寿命低下を抑制できる。
[0017] 本発明の電極は、カップ部の内底部形状、外形端部形状、肉厚など加工自由度が 増し、電極内面のみ、または外面と内面を凹凸形状とすることが可能で、優れたホロ 一力ソード効果とともに、優れた γ作用を有する形状体であって、さらには、ロッド外 面に放熱のための凹凸面形状を有するいわゆるフィンを形成することもでき、放熱に より電気抵抗力 、さくなるだけでなぐ電極金属のスパッタによる蛍光管の透明度低 下を防止することができる。又、カップ部の外面に電子放出効率を高める為に凹凸面 形状を有する 、わゆるフィンを形成することもでき、冷陰極蛍光管の電極としての特 性が改善された極小の電極である。
[0018] 本発明にかかる放電電極部材は、温間域又は熱間域にある高硬度の高融点金属 をカ卩ェするものであるので、パンチあるいはダイのようなプレス部材に、高熱伝導率 で、高硬度で、被加工物との離型性を有する高強度の耐熱性のセラミックス又は超 硬又はサーメットが使用でき、例えば、 Si Nや SiC、 WC— Ni系超硬、 WC-TiC-T
3 4
aC系超硬のような、いわゆるバインダレス超硬、 Mo NiB等のサーメットからなる金
2 2
型を使用する。
[0019] また、温間プレスに際しては、冷陰極蛍光管の電極としては、カップ部の端面もしく はロッド部の端面を平坦にする必要があるために、プレス金型に、素材の塑性流動 方向と対向する向きに、素材の流動量の増加に対し固定的又は可変的に対応する 機能を持たせるのがよい。
発明の効果
[0020] 本発明によって以下の効果を奏する。
[0021] 1.本発明の放電電極は、内部又は表面にクラックがなく電極の結晶組織が各部均 一であり、機械的強度に優れ、電気抵抗も各部均一で部分的な異常発熱が発生せ ず、長寿命化が達成できる。
[0022] 2.電極の長さ方向と結晶伸長方向とが同じなので機械的強度が大きい。
[0023] 3.カップ部又は、カップ部とロッド部が一体成形されるので製造費が低減される。
[0024] 4.電極表面に界面ゃ偏析などの電子放出を阻害する組織要因が減少する。
[0025] 5.加工形状自由度が相当に増大し、 γ作用がスムーズになり、ホロ一力ソード効果 が増大し、輝度、発光効率が向上する。
[0026] 6.放電維持電圧が低下し輝度が向上する。
[0027] 7.本発明の電極は、従来のように板材を抜き型により打ち抜き、プレスにより成形す るのではなぐ直接、近似大の円柱状材をプレス成形で製造するので、最低限の材 料で製造することができ、製造費を低減できる。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下に、本発明の実施形態を液晶パネルのバックライトとして、直径が 2. 2mmの 冷陰極蛍光管（CCFL)の電極に適用した例によって説明する。
実施例 1
[0029] 図 1は、出発素材 1として、径が 2. 2mm、長さ 2. 4mmの純 Moを 100— 1500°Cで 調質したのち、 300°Cに加熱した試料 1を示す。図 2は、図 1に示す試料 1を温間プレ スするためのプレス機 10の構成を示す。
[0030] プレス機 10は、カップ部の外面に合わせた成形空間 11とロッド部成形空間 12を有 する WC— Ni系超硬の金型 13と、この金型 13のカップ部の外面に合わせた成形空 間 11に進入するパンチ 14を有する。このパンチ 14は、外径をカップ部の内径に合 わせ、且つ下面を成形カップ部の内底面に合わせた形状に調製されている。 15は、 成形された電極のカップ部の上端面を平坦にするための型材を示す。金型 13は、 Si Nや SiCのようなセラミックスを用いると耐摩耗性が向上する。超硬を用いると靱性
3 4
が高ぐ高い加工圧力に耐え得る。 Mo NiP等のサーメットを用いると超硬より耐摩
2 2
耗性に優れ、セラミックスより加工圧力に耐え得る。
[0031] 16と 17は、それぞれ、温間プレス機 10の上下基材 18と 19に取り付けられたパネ 材であって、上基材 18を下基材 19に押し付けることによって、成形素材 1が金型 13 内へのパンチ 14の進入する際、金型内への素材の流動量の増加に対し固定的又は 可変的に抗力し、均一な加工変形を助ける。とくに、上基材 18に取り付けられたパネ 材 17は、後方押出し制御板 15上に作用して、成形されたカップ部材 101 (図 3)の上 端面を平坦にする機能を持つ。
[0032] 20、 21は圧力調整ネジ、 22、 23はヒータ（例えばシーズヒータ）、又、バネ材 16は 前方押出し制御ピン 30を介してロッド下端面を平坦にする機能を持つ。さらにパネ 材 16、 17を適量、圧力コントロールすることによりロッド、カップの成型を任意にコント ロールする。 24— 27は断熱材である。
[0033] 図 3は、プレス機によって成形された電極 100を示し、 101はカップ部を示し、 102 はロッドを示すもので、サイズはカップ部外径 2. 2mm、カップ部内径 1. 8mm、カツ プ部長さ 4. 9mm、カップ底部厚 0. 4mm、深さ 4. 5mm、ロッド部長さ 3mm、ロッド 径 0. 9mmである。
[0034] このプレス機 10は、型に内蔵したヒータ 22、 23によって、加工素材 1の加工温度を 300°Cに維持し、 0. ImmZs— 20mZsのパンチの降下速度で成形された、図 3に 示す外観を有する電極 100を得る。同図に示すように、カップ部 101と通電ロッド 102 は一体に成形されており、ホロ一効果その他、放電機能に影響する内面は希望のサ ィズの大きさの平滑面に形成されている。 [0035] このようにして得られた電極 100は、図 4に示すような内部結晶組織を有すものであ る。この結晶組織は、図 4に示すそれぞれの結晶が 2以上の高いアスペクト比を有す る繊維状をなしている。
[0036] 表 1は、このようにして得られた本発明の電極と比較例として従来の製造法で製造 した電極とこれらを用いた放電ランプの特性を示す。
[表 1]
本発明 本発明 比較例 比較例 比較例 製造方法 温間プレス 熱 IWプレス 溶解 冷間プレス 射出成形 組成 Mo: 99. 99% Μο : 99. 99% Μο : 99. 99% Μο : 99. 99% Mo+Ni (0. 3wt%) 成形の可否 可 可 可 不可 可 相対密度 (％) = 1 00 = 1 00 = 1 00 測定不可 95.40% 熱伝導率（W rrv K) 142 142 135 同上 78.4
電気抵抗率（βノ m) 5. 8 X 1 0—8 5. 7 1 0~8 5. 9 Χ 1 0—8 同上 23 x 1 0~8 カップ部とロッド部との 1 100 1000 750 632
同上
接合部の曲げ強度（MPa)
内部組織 粒子が繊維状に長さ 溫間錶造したものと略同 結晶粒子は再結晶し粒 全体的に大小割れ ホ'ァが内部全体
方向に延びている。 組織だが、粒子の成長が 成長し粒度が大きい。 に存在する。粒子 組織は均一である。 見られる。 は球状 Ni等の焼結促進材 を添加しないと高密度の 焼結体は得られない。 寸法精度 形状はミクロン糝度に 形状はミクロン糖度 溶解法で形成したカップ部 割れが発生し製作 電極壁厚が薄い為、小粒子 仕上げた金型に拘束 に仕上げた金型に とロッド部を抵抗溶接で結 不能 径の Mo粉末を使用する され成形される。金型 拘束され成形される。 合して形成したものであり、 必要がある。この為、充 による成形後は焼結 金型による成形後は 金型表面の性状が転写 填が十分でなく、焼結 等の寸法変形を来た 焼結等の変形を伴 され溶接部での変形あり。 温度も高くする必要があ す処理は一切行わな なわないので、 内部組織の不均一部が形 る。その為、焼結時に い為、金型精度に即 金型に 成される。溶接部内部に 形状の変形が大きく、 した高い寸法が得ら ならった高精度の 溶接欠陥 (ポイド)が多数 更には焼結巣 (ポア)が れ 。 寸法精度が得られる。 存在する。 多く残存してしまう。
放電ランプ 高輝度で消费電力が 高輝度で消費電力が少なく 溶接部内に欠陥があり、 製造不可 ポア内部のガスが放出、 少なく、電極部の発熱 電極部での異常な発熱、スパ 溶接部で発熱しスパツタの ガラス封止部より、ガスリーク スパッタが少なく明度 ッタが少なく明度の低下が 為、明度が低下し強度も 発熱し、電極材のスパッタが の低下が少なく従来のも 0：少なく従来のものより寿命が 低下する。溶接部で変形も 激しく明度が低下した。 より寿命が伸びた。 伸びた。 生じた。
[0037] 表 1からも明らかなように、比較例の冷間（常温)プレスでは、素材の割れが生じ電 極自体の製造ができなカゝつた。そのため、相対密度、熱伝導率、電気抵抗率、溶接 部の曲げ強度の測定も、ランプの製造もできな力つた。
[0038] また、比較例の射出成形のものでは、高純度 Mo材の焼結が難しぐ焼結促進剤と して、 Ni等の活性金属の添カ卩が必要で本発明のような高純度の Mo製の電極は製造 できなかった。また、焼結体内部には多くのポアを有しており、通電時にポア中のガ スが放出され 2次電子がこれと衝突し蛍光体に到達する 2次電子数が減少し発光効 率及び輝度が低下したり、ランプの電極封止部からガスのリークが発生した。
[0039] そして、比較例の溶接法のものはカップ部とロッド部との接合部で結晶粒子の成長 した組織や溶接欠陥が見られ、通電による発熱の影響で変形したり、曲げや引張り に対する機械的強度が低ぐ製造歩留も低ぐ寿命が短い。
[0040] さて、課題である電極抵抗をみると、本発明のものは比較例の射出成形のものの約
1Z4になり、比較例の溶接によるものより小さくなつたので、消費電力も少なぐ輝度 、発光効率の向上が図られた。また、電極部での発熱温度も低下し電極材のスパッ タによる明度の低下を抑制できた。
[0041] カップ部とロッド部との接合強度をみると、本発明のものは接合部の曲げ強度の値 で比較例の溶接や射出成形のものと比較しても 1. 5-1. 7倍と大幅に増加し、製造 時の製造歩留の向上や製品の寿命向上が図られた。
[0042] さらに、熱伝導率も本発明の電極は、比較例の射出成形のものより約 1. 8倍、溶接 のものよりも向上しているので、電極材のスパッタが抑制され電極寿命の向上、電球 の明度低下抑制が図られた。
[0043] また、電極材料として単結晶の材料を用いると、電極電気抵抗が減少し消費電力も 少なく輝度が向上し、電極の発熱温度も低くなるので電極材のスパッタが抑制され電 極寿命の低下や明度の低下が抑制され、加工する場合、延性脆性遷移温度が多結 晶の材料より低い（例えば、高純度 Moで遷移温度が 277°C)ので、成形型寿命が向 上した。
[0044] さらに、本発明の電極では、側周部の厚さに対するカップ部の底部の厚さの比を 1 以上とすると、寿命はカップ部底部のスパッタによる電極消耗により決まるので、カツ プ電極部の寿命が延びる。
[0045] 図 5に示すように、本発明の電極のロッド部外周にフィンを設けると、放熱性が向上 し、電極材のスパッタが抑制され電極寿命が向上し、電球の明度低下が抑制され電 球の寿命が向上した。
[0046] 図 6に示すように本発明の電極のカップ部外周にフィンを設けると、熱電子放出効 率が向上し、電球の輝度が向上して発光効率が増加する。
[0047] 図 7 (a)—（c)に示すよう本発明の電極のカップ内面又は外面の少なくとも一つに 突起を設けると、電子放出率が向上し輝度が向上する。
[0048] なお、本実施例では、電極材として Moを用いたものを挙げた力 W、 Ta、 Nbの!ヽ ずれ力 1種以上または、温間又は熱間における加工性の改良機能と結晶粒成長の 調整機能を有する合金材を添加した 1種以上を用いても同様の結果となった。
[0049] そして、上記本発明の製造法、製造装置を用いると高融点金属を用いた高精度で 高硬度で割れ等の欠陥のな 、カップ部とロッド部との接合強度が高ぐ電極電気抵 抗が小さぐスパッタによる寿命低下、明度低下を抑制し発光効果が良く熱伝導率が 良!、電極を製造することができた。
[0050] 表 1に示すように、本発明は電気特性、熱伝導性、機械的強度の面で放電管電極 として優れた特性を有するものである。
実施例 2
[0051] 実施例 1では、カップ部とロッド部が一体に成形できる図 2のような装置を用いたが 、本装置のロッド部成形空間 12を有さず、前方押出し制御ピン 30が成形空間 11の 下端に位置しており、ワークをェジェタトするためのェジェタトピン 31を有する図 8のよ うな本発明の装置を用いて実施例 1と同様にして図 9のようなカップ部を製造した。
[0052] このようにして得られたカップ部には内部にも表面にも割れがなぐその結晶組織を 調査したが、実施例 1と同様に、図 10に示すようにそれぞれの結晶が 2以上の高いァ スベタト比を有する繊維状をなして 、た。
[0053] また、成形に用いる金型を変えることによって、図 11に示すように、カップ部の外面 と内面を凹凸形状とすることが可能で、電極として用いると、優れたホロ一力ソード効 果とともに、優れた γ作用を有する電極を得ることができた。 [0054] このようにして得られたカップ部外底面に同一材質又は異材質の通電用ロッドを、 電子ビーム溶接やレーザビーム溶接や抵抗溶接又は、ろう付けして放電灯用電極を 製造して放電等に組み込んで用いたが、実施例 1の表 1と同様の結果となつた。 産業上の利用可能性
[0055] 本発明は、実施例として挙げた液晶ディスプレイのバックライトの蛍光管の冷陰極 の他、マグネトロンのエンドハット、プロジェクター光源電極、電子銃、ハロゲン電球用 部材等の電極にも適用できる。
図面の簡単な説明
[0056] [図 1]本発明の放電電極の成形のための素材の外形を示す。
[図 2]素材を成形するための温間プレスの構造を示す。
[図 3]成形後の放電電極の外観を示す。
[図 4]成形後の放電電極の結晶構造を示す。
[図 5]本発明の電極のロッド部外周にフィンを有する電極を示す。
[図 6]本発明の電極のカップ部外周にフィンを有する電極を示す。
[図 7]本発明の電極のカップ内面又は外面の少なくとも一つに突起を有する電極を 示す。
[図 8]カップ部のみを成形するための温間プレスの構造を示す。
[図 9]成形後のカップ部の外観を示す。
[図 10]成形後のカップ部の結晶構造を示す。
[図 11]本発明のカップ部外周にフィンを有する電極を示す。
符号の説明
[0057] 1 :素材
10 :プレス機
11 :成形空間
12 :ロッド部成形空間
13 :金型
14 :パンチ
15 :後方押出し制御板 、 17:バネ材
:上基材
:下基材
、 21:圧力調整ネジ 、 23:ヒータ — 27:断熱材:前方押出し制御ピン:ェジェタトピン0:電極
1:カップ部材2:ロッド

Claims

請求の範囲
[I] 高融点金属素材を温間又は熱間における成形加工によって成形したカップ部又は
、カップ部とロッド部が一体の放電電極。
[2] 高融点金属素材が Mo、 W、 Ta、 Nbの何れか 1種以上からなり、または、これに温 間又は熱間における加工性の改良機能と結晶粒成長の調整機能を有する合金材を 添加した高融点金属の 1種以上からなる請求項 1に記載の放電電極。
[3] 温間の成形カ卩ェ温度が 100— 1300°Cの温度域である請求項 1又は請求項 2に記 載の放電電極。
[4] 結晶構造が、カップ部又は、カップ部とロッド部が共通した電極の組織結晶成長方 位が電極の長さ方向をなし、 2以上のアスペクト比を有する繊維状をなす請求項 1か ら請求項 3の!ヽずれかに記載の放電電極。
[5] 放電電極が単結晶からなることを特徴とする請求項 1から請求項 3の 、ずれかに記 載の放電電極。
[6] カップ部の側周部の厚さに対する底部の厚さの比が 1以上であることを特徴とする 請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の放電電極。
[7] ロッド部又はカップ部の少なくとも一つがフィン状であることを特徴とする請求項 1か ら請求項 6の!ヽずれかに記載の放電電極。
[8] カップ部内面又は外面に突起を有することを特徴とする請求項 1から請求項 7のい ずれかに記載の放電電極。
[9] ガラスバルブの両端部に放電電極を設けた放電ランプにおいて、請求項 1から請 求項 8の 、ずれかに記載の放電電極が用いられて!/、ることを特徴とする放電ランプ。
[10] 高融点金属素材を高熱伝導率で、高硬度で、高強度の耐熱性のセラミックス又は 超硬又はサーメットからなる金型によってカップ部又は、カップ部とロッド部を一体に プレスし、プレス時に、金型を素材の塑性流動方向と対向する向きに素材の流動量 の増加に対し固定的又は、可変的に対応せしめる放電電極の製造方法。
[II] カップ部の外面に合わせた成形空間又はカップ部の外面に合わせた成形空間と口 ッド部成形空間を有する金型と、外径をカップ部の内径に合わせ、且つ下面を成形 カップ部の内底面に合わせた形状にしたパンチと、成形された電極のカップ部の上 端面を平坦にするためのカップ上端面型材又は成形された電極のカップ部の上端 面を平坦にするためのカップ上端面型材および成型された電極のロッド部の下端面 を平坦にするためのロッド下端面型材を有し、前記カップ部の上端面を平坦にするた めの型材又は前記カップ部の上端面を平坦にするための型材とロッド部成形空間に は、金型内への素材の流動量の増加に対し固定的又は、可変的に抗カする部材が 設けられている温間又は熱間プレス力 なる放電電極の製造装置。
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