JPH0135460B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は陰極構体の製造方法に関するものであ
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にカラーブラウン管や進行波管などの電子
管に使用される陰極構体としては酸化物陰極構体
が広く使用されている。

この酸化物陰極構体においては、バリウム、ス
トロンチウム、カルシウム等のアルカリ土類金属
の炭酸塩をマグネシウム、硅素、ジルコニウム、
タングステン等の還元剤が微量添加されたニツケ
ル基合金よりなる基体金属上に塗布し、これを真
空中で加熱分解することにより酸化物に分解転化
し、電子放射物質としている。

これら還元剤は電子放射物質を活性化させ、良
好な電子放射を実現するために消費されるが、ま
た同時に、これら還元剤は電子放出物質と反応
し、いわゆる“中間層”と呼ばれる電子放射特性
に有害な化合物層を形成する。

この中間層の形成を防止し、長寿命の酸化物陰
極を得ようとする試みが従来よりなされてきた。
最近、基体金属の結晶粒径分布、特に電子放射物
質が被着している最表面での微細結晶粒が中間層
の形成に大きく関与することが指摘され、この微
細結晶粒を除去することにより中間層の形成を軽
減し、長寿命化をはかる技術が例えば特開昭57−
32537号公報に述べられている。

即ち、この公報によれば微量の還元剤を有する
ニツケル基合金よりなる基体金属の製造時に、予
め素材あるいは粗加工の状態で高温加熱処理を行
ない、ニツケル結晶粒の大きさを30μｍ以上に成
長させた後、所定の基体金属の形状に加工し、そ
の後、湿水素雰囲気で高温加熱処理後、その基体
金属の一方の表面（以下単に表面と云う）に電子
放射物質を塗布するか、またはニツケル結晶粒の
大きさを30μｍ以上に成長させた後、基体金属の
一方の表面のニツケル結晶粒の小さい部分を切削
加工により除去し、その後、湿水素雰囲気で高温
加熱処理し、電子放射物質を塗布することによ
り、中間層ができる微細結晶粒部を除去すること
ができ、したがつて中間層が生成されにくく、そ
のへい害も殆んどなくなり長寿命の酸化物陰極が
できると述べている。

然るに結晶粒を粗大化するか、表面近傍の微細
結晶粒層が認められない基体金属では、中間層が
生成しにくく、したがつて電子放射特性も劣化し
にくいことは本発明者らも経験的に認めるところ
であるが、特開昭57−32537号公報の方法では、
目的とする中間層の生成の抑制は充分達せられ
ず、むしろ表面近傍の微細結晶粒層を形成させ、
かえつて中間層が形成され易いことが実験の結果
わかつた。

即ち、本発明者らは、基体金属の表面近傍の微
細結晶粒層の形成について詳細な実験を行なつた
ところ、基体金属表面近傍の微細結晶粒層の生成
は、湿水素処理あるいは電子放射物質の炭酸塩か
ら酸化物への分解反応のための加熱工程と、この
加熱工程直前に基体金属、特にその表面に存在す
る加工歪に関係することが判つた。

即ち、基体金属に加工を行なつた場合、基体金
属には加工歪が蓄積される。この加工歪は基体金
属の加熱に伴い解放され、新しい微細結晶粒の生
成と成長が起こる。この現象は再結晶現象といわ
れている現象であり、金属の熱処理を行なう上で
極めて重要な現象であり、基体金属中の微量還元
剤に対して酸化性の雰囲気が与えられる場合に
は、この雰囲気からの酸素が基体金属に固溶、拡
散し、表面近傍の還元剤が内部酸化および、また
は粒界酸化され、その結果、結晶粒界の移動が抑
制され、表面近傍に微細結晶粒組織が形成される
ことになる。

これに対し、雰囲気からの酸素の到達ないし基
体金属の内部では粒界の移動を抑制する相が形成
されることはないので通常通り、再結晶現象を起
こし、結晶粒は粗大化する。また特開昭57−
32537号公報における方法、即ち、電子放射物質
の塗布直前に基体金属に切削加工などを施した場
合、むしろ電子放射物質の酸化物への転化の際に
基体金属表面近傍に微細結晶粒組織が形成され、
中間層の形成、エミツシヨンの劣化という好まし
くない結果を導くものである。

これに対し本発明者らは、前述した実験に基づ
き、基体金属に一様に歪を付与する工程と、この
歪を解放するための還元性雰囲気での熱処理工程
とを電子放射物質の炭酸塩から酸化物への転化工
程前に行なう酸化物の製造方法を出願し、好結果
を得ることができた。

しかしながら、還元剤の種類および量を変えて
実験を重ねて行くに従つて先願の方法でも微細結
晶粒層が残る場合があり、特に還元剤としてZr、
Hfのようにニツケル結晶粒界に偏析し易い元素
を含む基体金属を使用する場合、この傾向が大き
くなる問題点があることがわかつた。

〔発明の目的〕

本発明は前述した問題点に鑑みなされたもので
あり、基体金属の表面近傍の微細結晶粒層を完全
に除去し、電子放射特性に有害である中間層の形
成を軽減化すると共に、基体金属の結晶粒径を調
整することにより、長寿命の電子放射特性の良好
な陰極構体を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

即ち本発明は、微量の還元剤を含有するニツケ
ル基合金からなる基体金属の一方の表面に電子放
射物質を塗布する陰極構体の製造方法において、
前記基体金属に歪を付与する工程と、前記基体金
属を還元性雰囲気中で加熱処理し結晶成長させる
工程と、前記基体金属の表面部分を化学的に研磨
する工程と、前記基体金属の研磨面上に電子放射
物質を塗布する工程とを具備することを特徴とす
る陰極構体の製造方法である。

〔発明の実施例〕

先ず微量の還元剤の添加されたニツケル合金の
圧延された薄帯からプレス加工等などにより基体
金属を形成する。

次に、この基体金属自体に圧縮加工または引張
り加工を施し一様な歪を付与する。

次に基体金属中の微量還元剤が内部酸化およ
び、または粒界酸化しない程度の還元性雰囲気で
加熱し、加工による歪を除去すると共に、基体金
属の結晶粒径を20〜60μｍ、好ましくは30〜50μ
ｍの範囲に調整させる。この還元性雰囲気として
は乾水素雰囲気、真空雰囲気などがあるが、工業
的には乾水素雰囲気が望ましい。

この場合、基体金属は一様な歪を付与する前に
不均一な歪が残留していることが予想されるの
で、あらかじめ加熱処理を行ない除去しておくこ
とが望ましい。

このような工程により通常は本発明者らが、す
でに出願したように表面近傍の微細結晶粒層のな
い基体金属を得ることができるが、還元剤によつ
ては、これら処理工程後に微細結晶粒層が認めら
れる基体金属があり、これに直接電子放射物質を
塗布したのでは前述したように目的は達せられな
い。また還元性雰囲気中での加熱においても微細
結晶粒層ができる。この原因はニツケル合金製造
時にるつぼからとり込まれた不純物や、圧延時に
焼鈍ガスよりのＳ、Ｃなどが表面近傍で還元剤と
結びついて、炭化物や硫化物を形成し、これが粒
成長を抑制したものと考えられるので、本実施例
では微細結晶粒層を化学的や電気化学的研磨によ
り除去するようにしている。そして、この研磨工
程は歪を解放するための加熱工程の前や後または
前後が考えられるが、これは基体金属形状や陰極
筒と基体金属の固定方法、生産性等を考慮して決
められる。しかしいずれにおいてもその効果は認
められるが、特に後工程として電子放射物質塗布
直前に実施することが表面の清浄化の点からも望
ましい。上記研磨量は3μｍ以上で効果が認めら
れる。

上述のようにして形成された陰極構体は、微細
結晶粒層のない、即ち中間層の生成しにくい効果
があり、長寿命の電子放射特性が維持でき、しか
も基体金属の結晶粒径がそろつているために陰極
から均一な電子放射が得られ、例えば進行波管の
ような電子ビームの均一な集束を必要とする電子
管にも適している。

次に本発明の具体例を説明する。

ジルコニウム0.13重量％含有するニツケル基合
金を真空溶解法により作製し、150μｍの板厚に
圧延した薄帯から基体金属として直径1.3mmの円
板を打抜加工により作製する。この基体金属をト
リクレンおよび熱水洗浄した後、乾燥水素中で
900℃10分間の熱処理を行なう。次に、この基体
金属に油圧プレスにより一様な圧縮歪を与える。
この時、円板は直径で1.3mmから1.35mm、厚さは
150μｍから135μｍへと寸法変化を示した。

次に、この基体金属を歪除去および結晶粒径調
整のために、乾燥水素中で800℃、10分間の加熱
処理を行なう。この後、断面の金属組織を観察し
たところ、表面近傍に微細結晶粒が認められ、内
部の結晶粒径は約40μｍとそろつていた。

次に10vol％の塩酸を使用し、およそ5μｍ化学
的に研磨し、冷水、熱水洗浄し、乾燥空気を吹き
つけて乾燥した。この時の断面の金属組識を観察
したところ、表面近傍には微細結晶粒が全く見ら
れなかつた。

上述の工程により作製した基体金属を傍熱型酸
化物陰極構体に組み込み、電子放射物質を塗布
し、電子銃に装着し、カラーブラウン管を作製
し、陰極電流の寿命特性を測定したところ、図の
曲線１１が得られた。図において曲線１２は本具
体例の製造工程中化学研磨が行なわなかつたも
の、曲線１３は特開昭57−32537号公報に対応す
る比較品のもので、前述した製造工程中最初の
900℃、10分間の熱処理の後、電子放射物質塗布
側表面を切削加工して130μｍの板厚とした基体
金属をしたものである。

図からわかるように本具体的の製造方法により
得られた陰極構体を使用したカラーブラウン管の
寿命特性は極めて良好なことがわかる。

また3000時間動作させた後の断面をEPMAに
より解析した所、図の曲線１２，１３に使用した
基体金属の表面近傍の微細結晶粒組織からはBa、
Zr、Ｏが同時に検出され、電子放射特性の悪い
影響を与える中間層の形成が、この結晶粒で起つ
たことが推察され、しかも曲線１３をあたえた基
体金属で著しいことが判つた。これに対し本具体
例の製造方法による基体金属ではほとんど認めら
れなかつた。

前述した具体例は、還元剤がジルコニウムであ
る場合について説明したが、本発明は還元剤の種
類や量より限定されるものではなく、例えば、ジ
ルコニウムを0.35重量％、ハフニウムを0.37重量
％、またはジルコニウムおよびハフニウムを0.79
重量％づつ含有するニツケル基合金を同様な製造
法で作製してカラーブラウン管や三極管に組込み
寿命試験を行なつたところ図の曲線１１と同様に
極めて良好な寿命特性を示した。

〔発明の効果〕 上述のように本発明の製造方法により得られた
基体金属は表面近傍の微細結晶粒層がなく、従つ
て電子放射特性に有害である中間層の形成が少な
く、結果として長寿命の電子放射特性のよい陰極
構体が得られるので、その工業的価値は極めて大
である。

【図面の簡単な説明】

図は各種の製造方法による電子放射の寿命特性
を示すグラフである。 １１……本発明の製造方法による電子放射の寿
命特性、１２……先願の製造方法による電子放射
の寿命特性、１３……特開昭57−32537号公報の
製造方法による電子放射の寿命特性。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微量の還元剤を含有するニツケル基合金から
   なる基体金属の一方の表面に電子放射物質を塗布
   する陰極構体の製造方法において、 前記基体金属に歪を付与する工程と、前記基体
   金属を還元性雰囲気中で加熱処理し結晶成長させ
   る工程と、前記基体金属の表面部分を化学的に研
   磨する工程と、前記基体金属の研磨面上に電子放
   射物質を塗布する工程とを具備することを特徴と
   する陰極構体の製造方法。