JPS5846550A - 酸化物陰極構体の製造方法 - Google Patents

酸化物陰極構体の製造方法

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JPS5846550A
JPS5846550A JP14461481A JP14461481A JPS5846550A JP S5846550 A JPS5846550 A JP S5846550A JP 14461481 A JP14461481 A JP 14461481A JP 14461481 A JP14461481 A JP 14461481A JP S5846550 A JPS5846550 A JP S5846550A
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義昭 大内
Yukio Takanashi
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Eiji Yamamoto
栄治 山本
Shoji Nakayama
昭二 中山
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子管用陰極構体、特にカラーブラウン管等
の隘極線管I:使用して好適な長寿命かつ為性能の酸化
物陰極構体の製造法に−する0通常、ll化物陰極構体
を構成する鯖体金Mは、ニッケル(Ml)を主体として
、還元剤として黴蓋のマグネシウム(Mt) vケイ素
(81) Iアル建ニウム(ム1)、ジルコニウムCZ
r) Iタング哀テン(W)を含有せしめたlli−M
y 、lIi −810Mi −4−81゜N1−ムj
elii−1,)Ii−ムj   W  、  Mi−
W−N7゜Mi −Zr等の合金が使用される。この合
金C二より構成された基体金属Fi、 陰極スリーブの
先端に同定され、かつ、この基体金属上には、バリウム
(B、)。
ストロンチウム(sr) *カルシウム(0,)等のア
ルカリ土類金属炭酸塩(Ba、 8r+ ca)cog
が塗布され、この炭酸塩は、カラーテレビジョン受像管
等C二組み込まれた後、真空中で所定の温度I:加熱す
るこ 。
とC二より、アルカリ土類金属酸化物(Ba I B 
r+ Oa )OI:分解される。このアルカリ土類金
属酸化物のうちBaOが電子放射に最も寄与する。
このBaOなる酸化物は酸化物陰極の動作中に基体金属
中を拡゛散してくる上述し九My* 81.ム4 Zr
w W郷の還元剤により、基体金属と酸化物の境界で還
元され、例えばMtを還元剤として用いた場合、次式の
反応I:より電子放射の原因となる遊離B4が形成され
る。
Ba0(s) + MIt(in Ni)→B’(1n
 Bad) ” MyO(@)−−−−(1) 従ってかような飯化*陰極においては、上述した様に還
元剤と電子放射物質である酸化物との反応が基体金属と
酸化物との界面で進行する為、好むと好まざるに拘らず
、両者の中間に中間層と絆ばれる化合物層を形成する。
さて最近特にテレビジョン受g#管l二対[7て超連動
化、高精細度化、高輝度化等の嶽求がなきれ、酸化物陰
極の高性能化が望まれている。この様な要求を満たす1
つの方向として基体金属の薄肉化、還元剤の添加量の増
量が検討されてきたが、上述してきた様な中間層を有す
る酸化v!J陰極ではその反応に限界があった。
しかしながら、本発明者らは酸イL物@極孔関する幾つ
かの詳細な研究の結果、(1)電子放射物質からの酸車
の解離反応と、この酸素と還元剤との反応の場所(サイ
ト)を分離させることが可能であること、さらに(11
)両反応サイトの間に#素および還元剤の拡#(:対す
る制御層を形成し得ることを見出した。
本発明者らは、以上の発見≦二基づき#11図あるいは
第2図に示したような断面構造を有する基体金属を用い
皮酸化物陰極構体を作成し、力2−ブラウン管に電子銃
として組込んでエミッション寿命試験を実施し好結果を
得た。
第1図C二おいて(ロ)は電子放出物質、(胸は基体金
属であり、(Elは還元剤の酸化物粒子である。この−
1;示した還元剤の酸化物粒子の分布状態は光学顯黴鏡
およびIPMAによって観察される。陰極基体(ロ)内
で酸化物粒子(至)が存在する領域においては還元剤は
すべてこの酸化物粒子asjとなっており実負的には無
還元剤領域を形成している。このような断面構造を有す
るl!11極基体は例えば次のようにして作製【7た0
すなわち微量の還元剤を含有するM1基合金製の薄板(
例えば犀さ150.am )をCOと003との混合気
体・(・分圧比1 : 20 )の気流中で1000℃
、1時間保持することによって内部酸化処理を施し、所
望の断面構造を得た後、円板に打抜いて基体金属として
用いる方法である。
第1図に示したような構造を有する酸化物陰極構体では
、陰極製造工程及び陰T#、動作時におけるM2C剤の
酸化反応が陰極基体の内部でおこることを見出した。す
なわち陰極製造工程において電子放出物質は通常、アル
カリ土類金屑の炭酸塩の形で塗布される。その後、例え
はカラーブラウン管の電子fl−組込まれて、排気工性
で加熱され炭酸塩から酸化物ヘメ分解され、真窒に刺止
される。
この分解反応は例えば(2)式のようC:示めされる゛
が、この際C−発生する00gガスの一部は(81式%
式%(2) )(31 せる。本反応(8)は基体金属の表面で生じるもめであ
る。61述したように基体金属の表面直下灯無還剤領域
であるため、固溶したrR素は基体金属の内、部へ拡散
した後、例えば還元剤がM9の場合Cij (4)式≦
2示したような酸化反応を起す。一方酸化物陰極の動作
時においても、電子放出物質の電子放出に寄寿する遊離
Baの生成が、迭の2つの反応に分離して生ずる。ここ
で反応(6)は陰極基体と電子放出物質との界面で生じ
、一方反応(梢は前述したと同様に陰極基体内部で生じ
る。以上のことは陰極基体の断面の金属組織C一対する
検討で確認した。
このように炭酸塩の分解時も、陰極動作時も還元剤a量
化物は陰極基体内部で生成するため、陰極基体と電子放
出物質との界面C二、陽極の電子放出特性を損うような
中間層を形成することはない。
また無還元剤領域の陰極基体表面からの厚さを規定する
ことで゛酸素の拡散距離をある栓度制御することができ
る。これは(6)式の遊離バリウム生成反応の進行の制
御を可能にするものである。以上勾よう1ニして電子放
出特性の優れた、かつ長寿命の陰極を得る仁とができる
。
第2図1−おいて韓)は電子放出物質、−はに極基体、
−は還元剤の酸化物粒子、mtt拡散制御層である。こ
こで拡散制御層−とは、基体金属の表面近傍の結晶粒界
に還元剤が酸化され連続して存在し、結果として基体金
属表面−t thぼ半行な酸化物層を形成しているもの
である。第2図にボした一極基体の断面構成の内拡散制
御層−以外は第1図と同様である。このような断面構造
を有する一極基体は例えば次のようにして作製した。酸
量の還元剤を含有するN1基合金の冷間圧延材を基体m
Mとして用い−、COとCo11との混合気体(分圧比
1:20 )の気流中で1000℃、1時間保持するこ
とによって内部酸化処理を施す方法である。この処理に
より内11S酸化と、圧姑時に基体戴楓中C二會執され
た加工歪に基く再結晶税象がrliJ時In時打n進行
シフ酸化層内C二存在する結晶粒#′i粒成安が抑制さ
れ、かつ粒界酸化し粒界がb!ilt足されて、所望の
ILlr面栴造を有する基体金属が得られた0第2嫡に
刀く[7た断固構造を有する陰極基体1−おいて、拡散
制御層1141Fi酸素、や還元剤の拡散感一対す不゛
障壁となることから、先に神)式で例示した還元剤の酸
化反応の反応サイトとなってその位置を規定する。″こ
れは電子放出特性を損うような中間層形成を防止する効
果、を、第1図g−示し九構造以上5二確実にするもの
である。同時5二表面からの酸素の拡散距離を明確に規
定することを可能とする。また拡散制御層−自体は、主
として還元剤の拡散を制御することで、。
還元剤の酸化反応の進行すなわち酸素の消費を規制して
おり、これらが相まって(5)式の反応1二よる遊離バ
リウムの生成を制御することを可能としている。以上の
各効果のために、第2図の断面構造を有する陰極基体を
用いることζ二よって電子放出特性の優れ友かつ長痔命
の一極を得ることができる0 ところで第xWAt是第2図響二示し丸断面構造を有す
る陰極基体の製造方法は、既にそれぞれ一例を述べ九が
、基体金属に内部酸化処理を施す方法が有効であり、4
常は独立した工程として、陰極基体6:電子放出物質を
塗布する以前のいづれかの゛段階I:おいて実施しなけ
ればならない。この場合内部酸化処理工程の後工程で一
1基体金属の所望する断面構造が、新たな加工歪の発生
を伴う工程や熱処理工程等1:よって損われぬように留
意する必畳があることは首うまでもない。
本発明の目的#′i、前記内部酸化処理工程を、アルカ
リ土類金属の炭酸塩の酸化物への分解工程で兼ねさせる
ことを可能とする酸化物陰極構体の製造方法を提供する
ことにあるo′#li子放出物質とし。
て塗布された前記炭酸塩を分解する工程は、通常の酸化
物陰極製造工程では不可欠のものである0本発明の要点
は、陰極構体の製造工程Cおいて、アルカリ土類金属の
炭酸塩の分解時C二発生するCogガスC二よる陰極基
体の内部酸化によって前述の第1図おるいは第2図−二
相当する所望の断面構造を有する陰極構体を得る方法と
して、炭酸塩の分解工程に先立って行われる。微量の還
元剤を含有するN1基合金から々る基体金属を900℃
以上に加熱して基体金属の加工歪を除去する工程、該基
体金属の電子放出物質を塗布する側の表面近傍C2新た
な加工歪を与える工程、該陰惨基体を750℃乃至95
0℃に加熱する工程、該陰極−jl−坏の表面C;電子
放出物質を炭酸塩の形で塗布する工程からなる−のであ
る。
こ\で発明を完成するまでのいくつかの基礎実験結果C
二ついて説明する。
まず従来の酸化物陰極構体の製造工程は次の通りである
。
圧嬌により得られる微量の還元剤を含有したN1基体合
金か6なる基体金属をニクロム玉リーブに浩接し、ニジ
。ロムスリーブを選択酸化するために加湿水素中で#t
M900℃以上の熱処理を行う。次にスリーブにあらか
じめ設けられた支持体を介してカソードホ゛ルダと組合
わせること(二より陰極構体としての形ができる。さら
5二基体金属の表面を清浄するため1:研削を行い、加
工による汚れを除去するための熱処理をtl’N600
℃の水素気流中で行う。最後g二基体″金属の表面C二
電子放出物質を塗布することにより酸化物陰極構体が完
成する。
このような製造工@において発明者らは基体金属表面の
研削と最終の熱処理温度との関係C二ついて調べた。
まず前処理として1000℃じ加熱した基体金輌を−極
スリーブに婢接して一極栴体6二組立て、サンドベーパ
により基体金lI4表面を10μm研削したものを6つ
のグループわけな行い、これらを試料A=600℃、B
、=700℃、c = 750℃、D = 900℃、
IC= 950℃、? = 1000℃にそれぞれ加熱
し2、(Ba。
Sr、 co)coo R酸塩を塗布し、ヒータを点火
してカソード分解を行った。各試料について基体−4W
+の断面を光学顕微鏡およびIIiPMAにより拡散制
御層の状態なri4察したところ、AおよびBは第3−
のように基体金属表面−二も非常≦二灸〈の拡散制御項
カ五見られ、Cは基体金属表面に平行な拡散制御層がは
ソ一層がわずかに見られ、DおよびEはほとんどの部分
が第2因のようC二表面に平行な拡散制御層が一層明確
に観察され一部は第1図のよう響二なっていた01は表
面に拡散制御)eilらしいものは殆んど見られなパか
った。尚第3図(二おける1llllt’!に子放i物
質、瞥は基体金属、−一は拡散制御層である。欠口これ
ら試料A−Fを13インチカラーブラウン管I−組込ん
だときの寿命試験の結果を絶4図に示す。図から最終熱
処理が750℃以上950℃以下の試料0〜!!のもの
は寿命試験成績が良好なことがわかる。
この結果について考察すると、試料A−BFi加工歪が
残留した状態で炭酸塩の分解が行われたため還元剤の酸
化と歪解消による基体金属表面近傍の再結晶とが同時に
起こり、その結果拡散制御層が形成されるのであろうが
、中でも試料AおよびBの寿命試験成績不調の原因は、
加工歪の残留量が看しく多いため第3図に示すように表
面直下にも拡散制御層が発生しこのためB110がらの
MlAの基体金属内部への拡散が着るしく阻害され、そ
の結果遊離B−の生成速度が遅くなったためと考えられ
る。
7一方試料0−1は加工歪が適度In、残留しているた
め第2図に示すようC−基体金属表面よりわずか内部に
表面C−平行な状態で一層として形成された。
この拡散制御層は前述したようI:適度な遊離Baの生
成を可能にしたと考えられる。
試料1は加工歪が熱処理により殆んど解消しているので
拡散制御層が生じなかったのであろう。
同衾のため先の基礎実験の試料りの製造工程におけるサ
ンドペニノ幻:よる研削を行わず、その他の条件は試料
りと同−6二した酸化41!I陰極栴体の拡散制御層を
観察したところその状態は試料Fと同3じように拡散制
御−社見られなかった。
本発明は以上説明したような基恍夾験g二おける結果と
その考察に基きなされたものである。
すなわち本発明の製造法I:よれば前述の諾1図あるい
は第2図に相当する所望の断面栴造を有する陰極基体を
得るために、特別の内s H比処理工程を必要とせず、
また炭酸塩の分解工程が、電子管製造工程の最終段階近
くで夾施されるため、得られた基体金属の断囲栴造が、
その後の工程で損われる危険がないという利点な廟する
ものである0゛次に本発明の実施例を第4図および第5
図により説明する。
実施例1 0.06重tSのマグネシウムと0.033Jiiチの
ケイ票とを含むニッケル基合金からなる厚さQ、15m
。
直径1.3smの円板を基体金属Mとしてスリーブm+
のi端に保持させた後、水素ガス気流中で1000”C
。
20分保持して、基体金属−I:残存する加工歪の除去
と結晶粒の成長を目的とする焼鈍を行わせた。
次に陰極基体表面I:基体金属円板の一つの直径方向と
平行に走行する研削と、陰極基体の中心軸を中心に回転
する研削とを同時に行うことで陰極基体表面をttht
7均一に約1oμmの厚さだけ研削し加、丘歪を新友1
;与えた。次いで該スリーブを水素ガス気流中で900
℃に10分保持した後、アルカリ土類金属の三元系炭酸
塩(Ba、8r、 Cg )co@ 15111を塗布
する工程を経て傍熱形酸化物一極構体を製造し、これを
カラープ2ウン管の電子銃−二組込んだ。その後通常の
スケジュールで排気しながらヒーターにより陰極を加熱
して三元系炭酸塩の酸化物への分解を行2てから封止尋
、通常の工程を軽てカラープツウン管を作製し、工ンツ
ション寿命試験を行った。
この結果、このカラープツウン管の電子放出特性は、従
来の管球Cニルして特I−長時間の動作において優れて
いることが見い出された。本結果の代表的な例を第4−
に示した。図中の曲線Aは、従来の酸化物陰極構体6二
よるもので、曲線let笑施例1によって作製した酸化
物陰極一体によるものである。
エミ“ツション寿命試験開始前(管球製造直後)の陰極
基体の断面の金属組織&4!察によると隻実施例II−
よって製作した陰極構体の場合は、82−図の111面
構造が多く見られ、ご<−S第1図の状態が混在するも
のとなっていることが確められた。
実施例1においては加工森な4えるのI:#体金属を1
0μm研削する例を示したが、別の実験では研削量Fi
3μm以上20μm以下であればよ〈:5μm〜10μ
mの範囲が最もよいことを確認(7ている0又、加工φ
を与える別の手段としてガラス球、セラミツ″り、金属
球等によるショットピーニングあるいはドライ又はウェ
ットホーニングでもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するための基体金属内部の還元剤
の酸化物粒子の分散状態を説明する図。 鮪2図は本発@8により得られる散化物陰極栴体の概略
断面図、第3図は従来の酸化物−極病体の概略断面−1
第4図は本発明および従来の製造方法により得られる酸
化物陰極構体を力2−ブラウン管に使用したときの寿命
試験結果を示す図、1145図は本発明の一実施例を説
明する図である。 (7317)  代理人弁理士 則 近 憲 佑(はが
1名)第  1  図 第  2  図 第  3  図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)微量の還元剤を含有するN1基体合′金からなる
    基体金属を9(10℃以上砿二加熱する工程と、この9
    00℃以上g−加熱した基体金属の電子放出物質を塗布
    する側の表゛面6二新たな加工歪を与える工程と、この
    加工歪を与えた基体金−を750℃乃塗布する工程を備
    えることを%情とする酸化物陰極構体の製造方法。
  2. (2)加工歪を与える工程が基体金属の表面層を研削す
    ることであることを特徴とする特許1h求範囲第1項記
    載の酸化物陰極構体の製造方法。
JP14461481A 1981-09-16 1981-09-16 酸化物陰極構体の製造方法 Granted JPS5846550A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5039547A (en) * 1989-11-07 1991-08-13 Samsung Electron Devices Co., Ltd. Method for coating the cathode of an electron gun with a thermionic emissive substance by plasma spraying
JP2009245711A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 New Japan Radio Co Ltd マグネトロン及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5039547A (en) * 1989-11-07 1991-08-13 Samsung Electron Devices Co., Ltd. Method for coating the cathode of an electron gun with a thermionic emissive substance by plasma spraying
JP2009245711A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 New Japan Radio Co Ltd マグネトロン及びその製造方法

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