JPH0654633B2 - 傍熱型陰極ヒ−タ - Google Patents
傍熱型陰極ヒ−タInfo
- Publication number
- JPH0654633B2 JPH0654633B2 JP60177411A JP17741185A JPH0654633B2 JP H0654633 B2 JPH0654633 B2 JP H0654633B2 JP 60177411 A JP60177411 A JP 60177411A JP 17741185 A JP17741185 A JP 17741185A JP H0654633 B2 JPH0654633 B2 JP H0654633B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alumina
- particles
- particle size
- average particle
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は傍熱型陰極ヒータ（例えばブラウン管の）に係
り、特にヒータを構成するタングステンコイル表面のア
ルミナ焼結被覆体を改良した傍熱型陰極ヒータに関す
る。
り、特にヒータを構成するタングステンコイル表面のア
ルミナ焼結被覆体を改良した傍熱型陰極ヒータに関す
る。
〔発明の背景〕 従来の例えばブラウン管の傍熱型陰極用のヒータは、通
常タングステン素線をヒータとし、その表面にアルミナ
を主成分とする電気絶縁用の焼結被覆材を施して形成さ
れているが、ブラウン管の性能向上のために陰極を最高
約１０００℃以上に加熱する必要があり、このためタン
グステンヒータ自体は１６００℃乃至１８００℃に加熱
される必要がある。しかしこのことによって、ヒータ表
層部に熱応力負荷が発生し、焼結被覆材であるアルミナ
にクラックが発生、伝播する結果、アルミナ層が剥離
し、ヒータとヒータカバーとの接触がおこり、絶縁不良
を起すという現象があった。公知例（特開昭５７−４３
３３７、同５５−４１６９４）では、ヒータのコイル各
部位に粒径および粒径分布の異なるアルミナ粒子を被覆
し、熱応力を緩和する方法を採るとしており、５００メ
ッシュと９００メッシュの混合されたアルミナを使用す
ることが開示されているが、アルミナの粒径が大きすぎ
且つ破砕粒を用いているために適正な充填率の範囲に制
御することができず、耐電圧のより異なる向上ができな
いという問題があった。
常タングステン素線をヒータとし、その表面にアルミナ
を主成分とする電気絶縁用の焼結被覆材を施して形成さ
れているが、ブラウン管の性能向上のために陰極を最高
約１０００℃以上に加熱する必要があり、このためタン
グステンヒータ自体は１６００℃乃至１８００℃に加熱
される必要がある。しかしこのことによって、ヒータ表
層部に熱応力負荷が発生し、焼結被覆材であるアルミナ
にクラックが発生、伝播する結果、アルミナ層が剥離
し、ヒータとヒータカバーとの接触がおこり、絶縁不良
を起すという現象があった。公知例（特開昭５７−４３
３３７、同５５−４１６９４）では、ヒータのコイル各
部位に粒径および粒径分布の異なるアルミナ粒子を被覆
し、熱応力を緩和する方法を採るとしており、５００メ
ッシュと９００メッシュの混合されたアルミナを使用す
ることが開示されているが、アルミナの粒径が大きすぎ
且つ破砕粒を用いているために適正な充填率の範囲に制
御することができず、耐電圧のより異なる向上ができな
いという問題があった。
従って本発明の目的は、傍熱型陰極ヒータ表面を被覆す
る絶縁材としてのアルミナ焼結体の耐電圧特性および耐
熱応力負荷特性を向上させた傍熱型陰極ヒータを提供す
ることにある。
る絶縁材としてのアルミナ焼結体の耐電圧特性および耐
熱応力負荷特性を向上させた傍熱型陰極ヒータを提供す
ることにある。
本発明による傍熱型陰極ヒータの特徴は、上記目的を達
成するために、球状を呈する高純度アルミナ粒子であっ
て、１μｍ以上５μｍ以下の平均粒径を持つ小粒子と、
該小粒子の粒径の1/10ないし1/20の平均粒径を持つ微小
粒子との二種類の粒子の混合物からつくられる充填率５
０％以上７０％以下のアルミナ焼結体でタングステンコ
イル表面が被覆されていることにある。
成するために、球状を呈する高純度アルミナ粒子であっ
て、１μｍ以上５μｍ以下の平均粒径を持つ小粒子と、
該小粒子の粒径の1/10ないし1/20の平均粒径を持つ微小
粒子との二種類の粒子の混合物からつくられる充填率５
０％以上７０％以下のアルミナ焼結体でタングステンコ
イル表面が被覆されていることにある。
第１図は本発明の一実施例による傍熱型陰極用ヒータ表
面のアルミナ被覆層（焼結前）の横断面の走査電子顕微
鏡による観察像を模式図的に示したものである。
面のアルミナ被覆層（焼結前）の横断面の走査電子顕微
鏡による観察像を模式図的に示したものである。
本実施例においては上記アルミナ被覆層を構成するアル
ミナには(1)平均粒径2.0μｍ、(2)平均粒径0.2μｍの２
種類の平均粒径の高純度アルミナ粒子を使用した。(1)
及び(2)の各粒子はいずれもほぼ球状を呈しているもの
を用いた。粒子配合の割合は重量比で上記(1)の粒子が
１００に対して(2)の粒子が１０の割合にした。上記配
合比は、平均粒径の大きい(1)のアルミナ粒子を稠密六
方状に充填すると仮定した時、その空隙中に平均粒径の
小さい(2)のアルミナ粒子が充填される時の、充填率に
等しい。このような配合にした理由は、アルミナをタン
グステン表面に被覆する際の充填率を後記の如く５０〜
７０％の範囲にすることにある。そうして、そのような
結果を得るために、上記(1)及び(2)のアルミナ粒子を十
分に混合、分散させたアルコール溶液を使用し、電気泳
動法でタングステン素線の表面にアルミナ粒子を被覆さ
せた。その結果、第１図に示した如く平均粒径2.0μｍ
のアルミナ粒子１の相互間隙に平均粒径0.2μｍのアル
ミナ粒子２が侵入した様な配列を得た。
ミナには(1)平均粒径2.0μｍ、(2)平均粒径0.2μｍの２
種類の平均粒径の高純度アルミナ粒子を使用した。(1)
及び(2)の各粒子はいずれもほぼ球状を呈しているもの
を用いた。粒子配合の割合は重量比で上記(1)の粒子が
１００に対して(2)の粒子が１０の割合にした。上記配
合比は、平均粒径の大きい(1)のアルミナ粒子を稠密六
方状に充填すると仮定した時、その空隙中に平均粒径の
小さい(2)のアルミナ粒子が充填される時の、充填率に
等しい。このような配合にした理由は、アルミナをタン
グステン表面に被覆する際の充填率を後記の如く５０〜
７０％の範囲にすることにある。そうして、そのような
結果を得るために、上記(1)及び(2)のアルミナ粒子を十
分に混合、分散させたアルコール溶液を使用し、電気泳
動法でタングステン素線の表面にアルミナ粒子を被覆さ
せた。その結果、第１図に示した如く平均粒径2.0μｍ
のアルミナ粒子１の相互間隙に平均粒径0.2μｍのアル
ミナ粒子２が侵入した様な配列を得た。
以上のようにして形成したアルミナ被覆を焼結した。こ
のアルミナ焼結体表面に出現するクラック数およびクラ
ック長さは、本実施例の場合と、(1)平均粒径2.0μｍも
しくは(2)平均粒径0.2μｍのアルミナ粒子を単独で使用
した場合とを比べてみると、第２図に示す如くであっ
た。
のアルミナ焼結体表面に出現するクラック数およびクラ
ック長さは、本実施例の場合と、(1)平均粒径2.0μｍも
しくは(2)平均粒径0.2μｍのアルミナ粒子を単独で使用
した場合とを比べてみると、第２図に示す如くであっ
た。
すなわち、第２図はアルミナ被覆を１６００℃で１時
間、水素気流中で焼結して得た傍熱型陰極ヒータ表面の
アルミナ焼結被覆層表面の顕微鏡観察より調べた結果を
示す。縦軸は１００μｍ平方の視野の中で観察されたク
ラック長の平均値、横軸は同じく平均クラック数を示
す。図中のカーブＡは、平均粒径2.0μｍのアルミナ粒
子だけを被覆焼結してなる焼結体、カーブＢは同0.2μ
ｍのアルミナ粒子だけを被覆焼結してなる焼結体、カー
ブＣは本実施例により粒径2.0μｍと0.2μｍの粒子の混
合比を１０：１とした混合粒子を被覆焼結してなる焼結
体に関する結果である。
間、水素気流中で焼結して得た傍熱型陰極ヒータ表面の
アルミナ焼結被覆層表面の顕微鏡観察より調べた結果を
示す。縦軸は１００μｍ平方の視野の中で観察されたク
ラック長の平均値、横軸は同じく平均クラック数を示
す。図中のカーブＡは、平均粒径2.0μｍのアルミナ粒
子だけを被覆焼結してなる焼結体、カーブＢは同0.2μ
ｍのアルミナ粒子だけを被覆焼結してなる焼結体、カー
ブＣは本実施例により粒径2.0μｍと0.2μｍの粒子の混
合比を１０：１とした混合粒子を被覆焼結してなる焼結
体に関する結果である。
本実施例によれば、単位面積当りのクラック数は平均粒
径0.2μｍのアルミナ粒子を焼結被覆してなる焼結体よ
り多目であるが、全体的にクラック長が短く、有利性が
認められる。
径0.2μｍのアルミナ粒子を焼結被覆してなる焼結体よ
り多目であるが、全体的にクラック長が短く、有利性が
認められる。
本発明の他の実施例として、平均粒径4.5μｍ粒子／
平均粒径0.6μｍ粒子を混合比１０／１で混合して前記
と同様の仕方でアルミナ焼結体を作成し、また平均粒
径1.5μｍ粒子／平均粒径0.1μｍ粒子を混合比１０／１
で混合してアルミナ焼結体を同じく作成した。用いた粒
子はいずれも球形高純度アルミナ粒子である。これらの
アルミナ焼結被覆体について前記と同様に試験を行い、
第２図と同様の整理をした結果、第３図を得た。なお第
３図には第２図の内容も併せ示してある。この図によっ
ても本発明の有効性が認められる。
平均粒径0.6μｍ粒子を混合比１０／１で混合して前記
と同様の仕方でアルミナ焼結体を作成し、また平均粒
径1.5μｍ粒子／平均粒径0.1μｍ粒子を混合比１０／１
で混合してアルミナ焼結体を同じく作成した。用いた粒
子はいずれも球形高純度アルミナ粒子である。これらの
アルミナ焼結被覆体について前記と同様に試験を行い、
第２図と同様の整理をした結果、第３図を得た。なお第
３図には第２図の内容も併せ示してある。この図によっ
ても本発明の有効性が認められる。
なお、用いた高純度アルミナの純度は、原料粉において
Na2O＜0.01％，SiO2＜0.01％，Fe2O3＜0.001％、その他
の不純物成分濃度は痕跡以下であった。また同アルミナ
を使用して作成したアルミナ被覆の分析結果は、焼成後
の値がNa2Oは痕跡程度、SiO2＝0.02％，Fe2O3＝0.005
％，MgO＝0.008％という値であった。ここでMgOは、泳
動液に電解質成分として添加したMg(NO3)2にもとづくも
のである。
Na2O＜0.01％，SiO2＜0.01％，Fe2O3＜0.001％、その他
の不純物成分濃度は痕跡以下であった。また同アルミナ
を使用して作成したアルミナ被覆の分析結果は、焼成後
の値がNa2Oは痕跡程度、SiO2＝0.02％，Fe2O3＝0.005
％，MgO＝0.008％という値であった。ここでMgOは、泳
動液に電解質成分として添加したMg(NO3)2にもとづくも
のである。
本発明において高純度アルミナが望まれるのは第４図に
示す通りである。第４図は不純物のSiO2に注目し、Al2O
3１００部に対して混合したSiO2の割合とヒートサイク
ル試験５０００時間経過後のヒータ破断率との関係を示
したものである。
示す通りである。第４図は不純物のSiO2に注目し、Al2O
3１００部に対して混合したSiO2の割合とヒートサイク
ル試験５０００時間経過後のヒータ破断率との関係を示
したものである。
なお、球形アルミナ粒子は「水熱結晶化法」で製造する
ことができる。「水熱結晶化法」とは、高温高圧下のH2
Oの存在のもとでゾルーゲル等の非晶質物質を結晶化さ
せ、結晶質物質を得る方法である。同法により製造され
た粒子の特徴は微粒である、よく発達した結晶質で
ある、粒度分布の幅が狭い、歪が少ない、比較的
低温で作成できる、等である。
ことができる。「水熱結晶化法」とは、高温高圧下のH2
Oの存在のもとでゾルーゲル等の非晶質物質を結晶化さ
せ、結晶質物質を得る方法である。同法により製造され
た粒子の特徴は微粒である、よく発達した結晶質で
ある、粒度分布の幅が狭い、歪が少ない、比較的
低温で作成できる、等である。
第５図は絶縁用アルミナ焼結体のアルミナ膜厚に対する
アルミナ充填率の関係、および第６図は同じくアルミナ
膜厚に対する耐電圧の関係である。これら図における各
記号で示す各点のデータは次の表の通りである。
アルミナ充填率の関係、および第６図は同じくアルミナ
膜厚に対する耐電圧の関係である。これら図における各
記号で示す各点のデータは次の表の通りである。
これら図からアルミナ充填率が５０％以下ならば耐電圧
は充分に高くならず、また逆にアルミナ粒子の充填率が
７０％以上に達すると、ヒータ加熱時にクラックが発生
して、やはり耐電圧が低下することがわかる。従って高
耐電圧を維持し、かつクラック発生を抑えるためにはア
ルミナ粒子の充填率を５０乃至７０％の範囲にする必要
のあることがわかる。ちなみに先述の公知例にみられる
９００メッシュ（平均粒径3.5μｍ）と５００メッシュ
（平均粒径６μｍ）の破砕アルミナ粒子混合被覆の場
合、アルミナ充填率は図示の如く５０％に到達せず、従
って耐電圧が満足すべき値に達しなかった。
は充分に高くならず、また逆にアルミナ粒子の充填率が
７０％以上に達すると、ヒータ加熱時にクラックが発生
して、やはり耐電圧が低下することがわかる。従って高
耐電圧を維持し、かつクラック発生を抑えるためにはア
ルミナ粒子の充填率を５０乃至７０％の範囲にする必要
のあることがわかる。ちなみに先述の公知例にみられる
９００メッシュ（平均粒径3.5μｍ）と５００メッシュ
（平均粒径６μｍ）の破砕アルミナ粒子混合被覆の場
合、アルミナ充填率は図示の如く５０％に到達せず、従
って耐電圧が満足すべき値に達しなかった。
本発明によれば、従来のアルミナ焼結体（例えば５００
メッシュおよび９００メッシュ粒径の破砕アルミナ粒子
からなる焼結体）に比べ、アルミナ充填率が適正な範囲
にあり、このことは１６００℃以上に繰り返し加熱され
る際の熱膨張に対して熱応力負荷を緩和する方向に作用
し、また、高純度アルミナ粒子を用いたことにより、粒
子間での過度の相互拡散が進行しにくく、繰り返し加熱
された際に発生するクラック長および数を抑制すること
ができ、これらの総合効果として傍熱型陰極ヒータの耐
電圧を従来より一層向上させることができる。
メッシュおよび９００メッシュ粒径の破砕アルミナ粒子
からなる焼結体）に比べ、アルミナ充填率が適正な範囲
にあり、このことは１６００℃以上に繰り返し加熱され
る際の熱膨張に対して熱応力負荷を緩和する方向に作用
し、また、高純度アルミナ粒子を用いたことにより、粒
子間での過度の相互拡散が進行しにくく、繰り返し加熱
された際に発生するクラック長および数を抑制すること
ができ、これらの総合効果として傍熱型陰極ヒータの耐
電圧を従来より一層向上させることができる。
第１図は本発明の実施例によるタングステンコイル表面
に被覆した高純度アルミナ粒子の被覆状況を表わした縦
断面模式図、第２図、第３図はアルミナ焼結体のクラッ
ク長とクラック数の関係を示す実験結果の図、第４図は
不純物たるSiO2の含有量とヒータ破断率の関係を示す実
験図、第５図はアルミナ焼結体のアルミナ膜厚とアルミ
ナ充填率の関係を示す実験結果の図、第６図は同じくア
ルミナ膜厚と耐電圧との関係を示す実験結果の図であ
る。 １……平均粒径2.0μｍのアルミナ粒子 ２……平均粒径0.2μｍのアルミナ粒子 ３……タングステン表面
に被覆した高純度アルミナ粒子の被覆状況を表わした縦
断面模式図、第２図、第３図はアルミナ焼結体のクラッ
ク長とクラック数の関係を示す実験結果の図、第４図は
不純物たるSiO2の含有量とヒータ破断率の関係を示す実
験図、第５図はアルミナ焼結体のアルミナ膜厚とアルミ
ナ充填率の関係を示す実験結果の図、第６図は同じくア
ルミナ膜厚と耐電圧との関係を示す実験結果の図であ
る。 １……平均粒径2.0μｍのアルミナ粒子 ２……平均粒径0.2μｍのアルミナ粒子 ３……タングステン表面
Claims (1)
- 【請求項１】球状を呈する高純度アルミナ粒子であっ
て、１μｍ以上５μｍ以下の平均粒径を持つ小粒子と、
該小粒子の粒径の1/10ないし1/20の平均粒径を持つ微小
粒子との二種類の粒子の混合物からつくられる充填率５
０％以上７０％以下のアルミナ焼結体でタングステンコ
イル表面が被覆されていることを特徴とする傍熱型陰極
ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177411A JPH0654633B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 傍熱型陰極ヒ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177411A JPH0654633B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 傍熱型陰極ヒ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237842A JPS6237842A (ja) | 1987-02-18 |
| JPH0654633B2 true JPH0654633B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=16030454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60177411A Expired - Lifetime JPH0654633B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 傍熱型陰極ヒ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654633B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2794068B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1998-09-03 | 株式会社日立製作所 | ブラウン管のヒータ |
| JPH11185606A (ja) | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Matsushita Electron Corp | 陰極線管の製造方法 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60177411A patent/JPH0654633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6237842A (ja) | 1987-02-18 |
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