JPH081778B2 - 陰極線管用傍熱型陰極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビジョン用受像管、オシロスコープ用
観測管または撮像管などの陰極線管に用いられる傍熱型
陰極に関するものである。

従来の技術 一般に、陰極線管用の傍熱型陰極は、加熱用ヒータ
と、同ヒータを内蔵する一端閉塞の金属スリーブと、同
スリーブの閉塞端壁外面に付設された電子放射性エミッ
タとを備える。また、前記スリーブの内面に黒色または
灰色の熱吸収性膜を設けることも行なわれており、この
熱吸収性膜は加熱ヒータからの輻射熱を金属スリーブに
効率よく吸収させるのに役立つ。一方、金属スリーブの
外面からの輻射熱損失は大きく、含浸型陰極のように約
1,000℃を越える高温で動作する陰極の場合、ヒータの
発熱量の大半におよぶことがある。したがって、同スリ
ーブの外面は金属光択を残していることが望ましい。

金属スリーブの内面のみを黒化する手段としては、特
開昭56−73834号公報に開示されているようなクラッド
法がある。これは、ニッケルの薄板とニッケル・クロー
ム合金の薄板とを貼り合わせた複合板を素材としてスリ
ーブを形成したのち、加熱処理を施して内側のニッケル
・クローム合金薄板を黒化させる方法である。また、ス
リーブの内面に密着形成したアルミニウム薄板を加熱処
理して黒化させるAl−クラッド法も知られている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前述のようなクラッド法による陰極の製造は
コスト高を招く。また、含浸型陰極のように高温動作す
る陰極では、金属スリーブをモリブデン（Mo），タンタ
ル（Ta）等の高融点金属で形成しなければならず、かか
る材質からなるスリーブの内面にAl−クラッド法で黒化
層を形成した場合、高温となった陰極からアルミニウム
が蒸発し、これが管内電極等に付着するなどして絶縁破
壊を起こす危険がある。さらに、金属スリーブが異種金
属の複合板からなるので、複合板のそれぞれの熱膨張係
数の差によりバイメタル係数で反りを生じ、長期使用後
には熱変形や黒化層の剥離を生じる危険がある。

したがって本発明の目的とするところは、クラッド法
によることなく高融点金属スリーブの内面に安定な熱吸
収性膜を簡単に形成でき、かつ長期にわたって高効率の
熱型陰極を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明によると、加熱ヒータと、同ヒータを内蔵する
一端閉塞の金属スリーブと、同スリーブの閉塞端壁外面
に付設された電子放射性エミッタと、前記スリーブの内
面に付設されて前記ヒータに向き合う熱吸収性膜とを備
え、前記金属スリーブは、モリブデン（Mo）、タンタル
（Ta）およびタングステン（Ｗ）のうち少なくとも１種
を主成分とした材料で形成され、かつ前記熱吸収性膜
は、モリブデン（Mo）、タンタル（Ta）およびタングス
テン（Ｗ）のうち少なくとも１種を主成分とした金属ま
たはその酸化物の粉末およびAl₂O₃、ジルコニア（Zr
O₂）、ベリリア（BeO）、スピネル（MgAl₂O₄）およびジ
ルコン（ZrO₂・SiO₂）のうち少なくとも１種の無機質結
合材を含む焼結膜からなるものである。

作用 熱吸収性膜の素材としての前記高融点金属または金属
酸化物の粉末は、アルミナ等の無機質結合材の粉末とと
もに有機溶剤中に分散され、スラリーのかたちで金属ス
リーブの内面に塗布される。そして、この塗膜を焼結し
て熱吸収性膜を得るのであるから、クラッド法を適用し
た場合における前述のような不都合は一掃され、きわめ
て安定な良質の熱吸収性膜を比較的安価に得ることがで
きる。また、熱吸収性膜は、金属スリーブ材料と熱膨張
形成がほぼ等しいので、長期の冷高温熱サイクルにおい
ても金属スリーブの内面から剥離することがなく、その
ことで加熱ヒータからの輻射熱に対しても熱吸収効率が
良好な状態を維持できる。

実施例１ 第１図は本発明を実施した含浸型陰極を示すもので、
一端閉塞の金属スリーブ１内に挿入されている加熱ヒー
タ２はコイルヒータであって、1,2Wの通電によって約11
20℃の温度に上昇する。金属スリーブ１は、モリブデン
（Mo）板をプレス加工することにより得られた一端閉塞
のもので、その外径は1.8mm、長さは2.5mmである。そし
て、この金属スリーブ１の閉塞端壁外面上に設けられた
金属カップ３内にペレット状の含浸型電子放射性エミッ
タ４が設けられており、この含浸型エミッタ４はカップ
３の底板部を介して金属スリーブ１に溶接されている。
金属スリーブ１の内面に付設されて加熱ヒータ２に向き
合う金属スリーブ１の材料と熱膨張係数がほぼ等しい熱
吸収性膜５は、平均粒子径が約５μｍ以下の高融点金属
粉末を含有する焼結膜からなり、これは下記の要領で形
成される。

本実施例では、高融点金属粉末として、平均粒子計が
約１μｍ、最大粒子径が５μｍのタングステン（Ｗ）粉
末が用いられ、これは平均粒子径が約５〜10μｍの焼結
アルミナ（Al₂O₃）からなる無機質結合材粉末と混合さ
れる。Ｗ粉末とAl₂O₃粉末との混合割合は、重量比にし
て７対５とすることができ、この混合物1Kgを1.8のメ
チルイソブチルケトン（MIKB）に投入してスラリーをつ
くる。このスラリー中の約100gの硝化綿を混入させると
分散効果が良好となるのみならず、乾燥後塗膜の結合度
を良好ならしめることができる。

前記スラリーをボールミルで約100時間撹拌したの
ち、ポリエチレン製ポットに移して約50時間ローリング
し、分散状態を安定化させる。そして、かかる調合ずみ
スラリーを金属スリーブ１内に約0.005cm³注入し、２〜
３秒後にこれを真空吸引する。これにより、金属スリー
ブ１の内面に前記スラリーの塗膜が一様に形成されるか
ら、ついでこれを自然乾燥させる。乾燥後塗膜の膜厚は
約５μｍ〜20μｍであるが、この膜厚は主としてスラリ
ーの粘度によって決まり、MIKBまたは硝化綿の添加量を
増減することによって調整できる。乾燥後の塗膜を還元
ガス雰囲気中約1600℃の温度下で約10分間焼成する。な
お、図中の６はヒータコネクタ、７は陰極支持用金属線
を示す。

このようにして製造された含浸型陰極は、加熱ヒータ
２の大面積に向き合う金属スリーブ１の側面を含む内面
に熱吸収性膜５を付設しているので、熱吸収効率がすこ
ぶる良好になり、その上、金属スリーブ１の材料の熱膨
張係数がほぼ等しい熱吸収性膜５を付設しているので、
長期の冷高温熱サイクルにおいても金属スリーブ１の内
面から熱吸収性膜５の剥離がなく、そのことで加熱ヒー
タからの輻射熱に対しても熱吸収効率が良好な状態を維
持できる。また第２図に曲線ａで示すような陰極温度特
性を示した。すなわち1050℃で陰極温度を得るのに必要
なヒータ消費電力は約1.3Wであり、これは熱吸収性膜を
有しない同種陰極の同特性（曲線ｃ）にくらべて約0.2W
の低減となる。また、圧力が１×10^-6mbar以下の高真空
中において1200℃で10000時間の連続加熱を行なって
も、熱吸収性膜からの蒸発物質は認められなかった。

実施例２ つぎに本発明の他の実施例を説明する。電極構造は第
１図に示したものと同様の含浸型陰極であるが、金属ス
リーブ１の素材としてタンタル（Ta）を用いた。TaはMo
にくらべてプレス成形が容易である。高融点金属粉末と
しては、平均粒子径が約0.5μｍ、最大粒子径が約２μ
ｍのタングステン（Ｗ）粉末を用いた。また、無機質結
合粉末としては平均粒子径が約１μｍ〜２μｍ、焼結温
度が1800℃以上の高純度アルミナ粉末と、アルミナゾル
とを用いた。アルミナゾルは羽毛状の微粒子で、約0.1
μｍ×0.02μｍの粒子寸度を有し、pH4〜６の酢酸溶液
（CH₃COOH）中に固形分重量比約10％で分散される。

スラリーの調合は、Ｗ粉末200gと焼結アルミナ粉末20
0gとの混合物を1000gのアルミナゾル液中に投入してボ
ールミルで約100時間撹拌し、しかるのちポリエチレン
製ポットに移して、約50時間ローリングすることにより
得られる。調合後のスラリーは実施例１におけると同様
の要領で金属スリーブ内に支給して塗膜を形成する。実
施例１に比してスラリーの粘度が高いので、スラリーを
酢酸ビニル製スポンジに含ませて刷毛塗布の要領で塗布
することもできる。自然乾燥後の塗膜の膜厚は２μｍ〜
20μｍが適当で、焼成は真空中（圧力１×10^-5mbar以
下）で行なう。この焼成は、塗膜付き金属スリーブをモ
リブデン製ボードに入れて、真空室外から高周波加熱す
ることにより達成される。約1600℃の温度下で５分間て
いど加熱する。これにより、アルミナゾル中の羽毛状ア
ルミナが焼結してα−アルミナとなり、Ｗ粉末と焼結ア
ルミナ粉末とが固着される。とくにα−アルミナと焼結
アルミナとの結合力は強大で、熱吸収性膜の金属スリー
ブに対する付着強度がきわめて大となる。

このようにして製造された含浸型陰極の温度特性は第
２図に曲線ｂで示すようなものであった。

本実施例では、金属スリーブ１の素材としてTaを用い
たが、モリブデン（Mo）、もしくはタングステン（Ｗ）
等の高融点金属またはこれら金属の少なくとも１種を含
む耐熱合金（融点1600℃以上）を用いることができる。
また、高融点金属粉末についても前述のような高融点金
属、耐熱合金またはそれらの金属酸化物の粉末を用いる
ことができるが、いずれにしても融点が1600℃以上で、
平均粒子径が約５μｍ以下のものであることが望まし
い。さらに、無機質結合材粉末としては、焼結アルミナ
の代りにジルコニア（ZrO₂）、ベリリア（BeO）、スピ
ネル（MgAl₂O₄）もしくはジルコン（ZrO₂・SiO₂）等
の、焼結温度が1200〜2000℃、平均粒子径が20μｍ以下
の酸化物セラミックまたはこれらの混合物を用いること
ができる。とくにこれらの酸化物セラミックは、アルミ
ナゾルとの配合によって金属粉末を強固に結合する。ま
た、適当は不純物を添加して焼結温度を1200〜2000℃の
範囲に調整することができる。たとえば、焼結アルミナ
を用いる場合、これにMgO＋TiO₂またはCuO＋TiO₂を３〜
４重量％添加することによって、焼結温度を約1300℃に
下げることができる。

発明の効果 本発明は前述のように構成されるので、熱吸収性膜を
比較的簡便に形成でき、しかもその熱吸収効率はすこぶ
る良好なものとなる。また、真空中高温下で安定であっ
て、蒸発物質を生成せず、冷高温熱サイクルに対して剥
離しないなど機械的強度も大きい。とくに、熱吸収性膜
の粒子間結合力は適度に緩いので、急激な温度変化に対
して柔軟に伸張または収縮し、その剥離や金属スリーブ
の変形がないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した傍熱型陰極の一部破断斜視
図、第２図は同陰極と従来の陰極との加熱温度特性を比
較するための特性図である。 １……金属スリーブ、２……加熱ヒータ、５……熱吸収
性膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱ヒータと、同ヒータを内蔵する一端閉
   塞の金属スリーブと、同スリーブの閉塞端壁外面に付設
   された電子放射性エミッタと、前記スリーブの内面に付
   設されて前記ヒータに向き合う熱吸収性膜とを備え、前
   記金属スリーブは、モリブデン（Mo）、タンタル（Ta）
   およびタングステン（Ｗ）のうち少なくとも１種を主成
   分とした材料で形成され、かつ前記熱吸収性膜は、モリ
   ブデン（Mo）、タンタル（Ta）およびタングステン
   （Ｗ）のうち少なくとも１種を主成分とした金属または
   その酸化物の粉末およびAl₂O₃、ジルコニア（ZrO₂）、
   ベリリア（BeO）、スピネル（MgAl₂O₄）およびジルコン
   （ZrO₂・SiO₂）のうち少なくとも１種の無機質結合材を
   含む焼結膜からなることを特徴とする陰極線管用傍熱型
   陰極。