JPS60257035A - 酸化物陰極構体 - Google Patents

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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、酸化物陰極構体に係り、特に安定した特性を
要求されるカラーブラウン管やディスプレイ管等に使用
して好適な超連動かつ長寿命の酸化物陰極構体に関する
ものである。

（発明の技術的背景及びその問題点） 一般に、カラーブラウン管やディスプレイ管はそのスイ
ッチを入れたときに、できるだけ早く出画し速やかに安
定な画面にすることが望ましい。

最近はこの要望を満たすために、種々の欠点をともなっ
たスタンバイ方式のものに代って、連動型の陰極が用い
られるようになった。連動型の陰極は、例えはカソード
スリーブにクロム合金を用い、陰極力ロエ工程中に湿式
水素炉中で表面を酸化し黒化させて熱放射率を増大させ
（例えはニッケルの０．２に対して０．８　Ｋ増大させ
）、高温（定常動作温度）時における熱放散を増加し、
且つこの増大した熱損失に見合う大きいヒータ電力を投
入することで急速な温度上昇を可能上するものである。

この連動型陰極の一例を第５図に示す。第５図において
σ１）は基体金属で０４の陰極スリーブの内側に圧入溶
接されている。この陰極スリーブ０望はクロムを２〜３
５重量％含有するニッケルークロム系合金で構成されて
いて、陰極加工工程中で湿式水素炉で表面を酸化してい
る。Ｏａは加熱用ヒータで、陰極スリーブａ功を加熱す
る。このスリーブ０渇の表面は熱放散がよく内面も又、
熱吸収がよい連動型陰極の基本を構成している。（６）
は電子放射物質、（８）はストラップである。

さて、連動性を得る方法としては、投入電力を増ｌＪｎ
する以外に陰極スリーブ（１２）あるいは基体金属０１
）の容積を小さくシ、熱容量を小さくする方法がある。

陰極の連動性を出画時間を指標として表わせは上記の説
明よシ明らかなように、（１）式で示される。

連動性を向上させる為に、ヒータ投入電力を増加させる
方法は、定常動作時の熱利用効率を下げるとともに定常
動作時の陰極温度が必要以上に高くなる危険がある。一
方、陰極スリーブ（１２１あるいは基体金属０υの肉厚
を薄くシ、て陰極の熱容量を小さくする方法は、例えば
、陰極スリーブ０渇と基体金属の溶接が困Ｈになる等の
製造上の問題を生じたり、あるいは薄肉化に伴う強度の
低下や還元剤の絶対量低下によるエミッションの劣化等
が心配される。こうした種々の要素を加味すると第４図
に示した酸化物陰極構体では、工業的および実用的に実
現可能な出画時間は、２．５〜３秒位が限度とされてき
た。同、現任、一般に市販されている連動型陰極の出画
時間は４〜５秒である。

これに対し、カラーブラウン管を始め、航空機搭載用や
車載用ディスプレイ管の分野では、より以上の連動性例
えば１秒台出画をめる声が強い。

１秒台の出画時間を満足する陰極構体としては第６図に
示すようにフィラメント等の基体金属−を直接通電加熱
する直熱型の酸化物陰極構体が知られている。（２ｕは
電子放射物質である。しかし、この陰極は断線を起こし
易い、発熱体として抵抗を高める為に多量に添加するタ
ングステン等より形成される中間層物質がピーリングを
起こし易い、等信頼性、コストの面でも多くの欠点を有
する。

この為、傍熱型で１秒台出画を満足する酸化物陰極構体
の開発が望まれていた。

この様な状況の中、超連動化を実現する酸化物陰極構体
として、第５図に示したような従来の酸化物陰極構体の
基本構造を離れ、第１図に示すように２本の陰極スリー
ブ０つを溶接接合し、横倒しにし１、その上にキャップ
状の基体金属０１）を溶接接合し、この基体金属（３１
）上Ｖｃ電子放射物質（ハ）を塗布し、かつ前記陰極ス
リーブ内にヒータＣ３４）を配置した構造を有する酸化
物陰極構体が、特開昭５８−１００３２９号公報で提案
されている。この陰極構体においては、（１）基体金属
Ｃ３１）がヒータを加熱した時、最初に温度が上昇する
中央部に載置されている。

（１１）ヒータ（３４）と陰極スリーブ（３つの対向面
積が増え熱授受が高められた。（ｌｉｉｌ陰極スリーブ
Ｃ３３および基体金属Ｇυの薄肉化がし易い構造となっ
た。これらにより、ヒータ投入電力を増加しなくとも、
陰極構体により決まる定数および陰極の熱容量を低下さ
せることにより１秒台出画が可能となった。

この超速動型陰極構体においては、第５図に示した従来
の連動型陰極構体に比べ薄肉化により生じる熱変形が起
こりにくい構造となっているものの、薄肉化に伴う問題
が解決された訳ではない。

陰極スリーブ０３においては、上記のニッケルークロム
系合金として、例えば特開昭５３−１１９６６２号公報
で示されるようなニッケルークロム−タングステン系の
強化合金を用いることにより、１０μｍ程度にまでカソ
ードスリーブ厚を小さくすることが可能である。一方、
基体金属０］）の板厚を薄くすることは、従来から言わ
れているように、強度、電子放射及び寿命の点で好まし
くない。即ち、断面積減小になる強度の低下および電子
放射を助長する還元剤の量が減少することに因るもので
ある。

これに対し７、ある種の還元剤を多く含んだペースメタ
ルを使用すると、強度的にはあるレベルが維持でき動作
初期の電子放射は一般に良好であるが、結果的に寿命の
短かい特性を示す傾向がある。

そこで還元剤の量を減らすことなく、シかも過剰になら
ない量に制御され、エミツ７ヨン的および強度的に優れ
た薄い基体金属が望まれる訳である。

（発明の目的） 本発明は上記要望を満足し、強度的に優れ、しかもエミ
ッション的にも長寿命である基体金属を具備する酸化物
陰極構体を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明は基体金属に基体金属の主成分であるニッケルと
金属間化合物を作るランタンを１．０重量％〜２．０重
量係、およびピーリング防止のためにケイ素を０．０１
重量％〜０．１重量％の範囲で含有したととるにその特
徴がらり、基体金属の板厚が１００μｍ以下、特に７０
Ａｍ以下で、その効果が十二分に認めらねるものである
。

以下、本発明に至った過程について詳細に説明する０ 従来、一般的に基体金属に添加する還元剤としては、マ
グネシウム、ケイ素、タングステン、ジルコニウム等が
用いられている。これらの還元剤について多量に添加し
た場合の効果を表に示す。

（以下余白） 多量に添加した場合、マグネシウムは陰ｉの動作初期に
は電子放射物質を急速に還元し良好な電子放射特性が得
られるが、一方では基体金属より蒸発消耗するマグネシ
ウムも増え、電極間絶縁不良等の問題が起こる。

又、ケイ素やタングステンを多量に固溶せしめると、陰
極の動作初期に電子放射物質を急速に還元し、良好な電
子放射特性が得られるが、一方ではこれに伴なう所謂、
中間層も急速に成長し、寿命特性ｅま結果的に不良とな
る。

さらにジルコニウムは多量に添加すると結晶粒界に偏析
し易く、粒界全通しての還元剤の移動が主となり、′電
子放射物質の一様な還元がなされ難い０ これに対しランタンを微細な金属間化合物として分散析
出させた基体金属ではニッケル中にほとんど固溶せず、
金属間化合物として析出したことにより固溶し、でいる
場合より電子放射物質を還元する活性度は低く抑えらね
るので多量に添加し、でも急速には中間＃を作ることな
く徐々にその還元能を発揮し、結果的に長寿命の電子放
射特性を得ることができるようになる。

Ｌかも、微細に分散析出した金属間化合物は、結晶粒の
微細化、強度増加、伸びの改善をもたらす。

またランタンの酸化物は、電子放射物質のアルカリ土類
金属酸化物との間のなじみが悪いと言われており、陰極
の使用中、電子放射物質を活性化させた結果生じるラン
タンの酸化物が、電子放射物質と基体金属の界面に形成
されるが、この界面で電子放射物質がはく離する現象、
ピーリングが心配されるがケイ素を添加することにょシ
防止することが可能である。

これは、主たる中間層生成物Ｌｏ２０３が電子放射物質
（Ｂａ　、Ｓｒ　、Ｏａ　）０と複合酸化物を作りにく
いのに対し、Ｓｉは容易にバリウム／リケードを形成し
これが結晶粒界の露出部を中心に基体金属内部にむかっ
て多数形成されることにより、あたかも電子放射物質が
基体金属中に多数種をおろしたような構造となるからで
ある。

（発明の実施例） 以下、実施例を用いて梃に詳しく説明する。

ランタンを１．２７重量％、ケイ素を０．０３５沖゛曾
係含むＮｉ合金、比較品とし、てマグネシウムｉ　０．
０５１重量％、ケイ素を０．１２重ｔ％含むＮｉ合金お
よびマグネシウムを０．０６重量％、ケイ素を０．０３
重量％含むＮｉ合金の丸棒を第２図に示し、たよりなジ
ルコニア製容器（４２に入れ、外部からこれを高周波誘
導加熱器（４３１により溶解１−１溶湯（４Ｄ）をその
ジルコニア製容器（４′！ｌの底に設けられたノズル（
４４）より、銅で作られた高速で回転する冷却ロール（
４６）表面上へ供給することによシ、その接線方向に厚
さ４０μｍ１幅１０朋の薄肉リボン（４′６を得た。同
、合金溶解からリボン作製の間、酸化を防止するために
装置全体は真空チャンバーの中に保たれた。

このリボン直径１朋、高さ０．１５ｍｍのキャップ状基
体金属を作り、厚す１５μｍ１直径１　ｍｍφ、長さ乏
、５朋のクロムを２０重量％、タングステンを４重ｉ％
含むニッケル・クロム・タングステン合金製陰極スリー
ブと組み合わせて第１図に示されるような超連動型酸化
物陰極構体と１．た。この構体をカラーブラウン管用の
電子銃に組み込み、排気、炭酸塩の分解、封止、グッタ
フラッシュ、活性化等の通常の工程を経てカラーブラウ
ン管を作製しヒータの定格電圧の２５％増しで山１続点
火による強制寿命試験を行なった。！、た、従来の一般
的なマグネシウムを０．０６重量％、ケイ素を０．０３
重量％含むＮｉ合金を真空溶解し、上述した工程と同様
な工程を経てカラーブラウン管を作製し、同様に断続点
火による強制寿命試験を行なった。

第３図に強制寿命試験における陰極電流の経時変化を示
す。第３図において曲線６１）は本発明に係る基体金属
を使用した場合、曲線６っけマグネシウムを０．０５１
重量％、ケイ素０．１２重量％を含む場合、曲線１５３
１６４）はマグネシウムを０．０６重量％、ケイ素を０
．０３重量％含む基体金属で、鎚）が溶湯急冷法にまり
６４）が真空溶解法により基体金属を作製した場合の陰
極電流変化曲線である。この結果は、従来の還元剤をた
だ多量に添ｖＯＬでも、十分なエミッションライフが期
待できないこと、本発明に係る基体金属は従来品に比べ
太幅に優れていること、これは基体金属の作製法の違い
によらないこと等を示すものである。

強制寿命試験におけるカットオフ電圧の変化量を第４図
に示す。カットオフ電圧の変化は、陰極と第１グリッド
間の寸法変化に比例することからカットオフ電圧を測定
することにより基体金属の変形を知ることができる。第
４図において曲線（６１）は本発明に係る基体金属を使
用した場合で、曲線Ｉ渇はマグネシウムを０．０５１重
量％、ケイ素０．１２重量％を含む場合、曲線（６３１
４）はマグネシウムを０．０６重量％、ケイ素を０．０
３重量％含む基体金属で（５陽が溶湯急冷法によりｌ！
５４）が真空溶解法により基体金属を作製した場合のカ
ットオフ電圧の変動曲線である。この結果は従来品では
基体金属が著しく変形するのに対し本発明に係る基体金
属では基体金属の変形を防止できたことを示す。

以上、実施例においてはランタンを１．２７重量％ケイ
素を００３５重量％添加したＮｉ基の基体金＠につぃて
説明し、だが、ランタンの添加量は１．０重量％以上２
．０＠、＠％以下が望まし、い。これは１．０重量％未
満では、基体金属の加熱により結晶粒の成長が認められ
、また２重１％を超えても効果はほぼ飽和Ｌ１そわ以−
ヒの効果は期待できないからである。

一方ケイ素の添υ１量は、０．旧重量係以上１．０重量
％未満が望ましい。これは、０．０１重量％未満では、
電子放射物質の十分なピーリング防止の効果が期待でき
ず、また１、０重量％を超えるとケイ素自身がピーリン
グに対し悪影響を及ぼすからである。

また実施例においては、溶湯急冷法により基体金属用リ
ボンを作製したが、こねはランタンの添加量が１重量％
を超えると、著し、くυロエ性、特に熱間加工性が低下
するためである。しかしながら本発明は基体金属の製造
方法により限定されるものではない。

また、上記実施例では基体金属の厚さは４０μｍであっ
たが、本発明の効果は基体金属の厚さが１００μｍ以下
、特にニア０μｍ以下で著しく認められるものである。

さらに上記実施例は、第１図に示した超連動型酸化物陰
極構体について説明したが、陰極の形状により限定され
るものではなく、第５図に示すような従来の連動型陰極
の基体金属０１）［、本発明に係る基体金属を用いた場
合においても、前記した優れた効果を示すものである。

（発明の効果） この様に本発明に係る基体金属を具備し、た電子銃を配
置し、た電子管、特に安定した特性を要求されるカラー
ブラウン管やディスプレイ管において基体金属の変形が
なく、安定した寿命特性を示ししかも極立った速動性を
付与された管特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図及び第６図はそれぞれ酸化物陰極構体の
例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図をそれぞわ
示す、第２図は溶湯急冷法を説明する図、第３図及び第
４回は本発明と従来例における強制寿命試験結果を示す
特性曲線図である。 （Ｉｌ）、（２１）、Ｃ３＋！・・基体金属　０２．Ｏ
邊・・陰極スリーブ（６１，（２１）、（ト）・・電子
放射物質　ｆ１４１．Ｃ３，Ｉ）・・ヒータ（４１・・
溶湯　（４２・・セラミック容器４３１・・高周波コイ
ル　（４４）・・ノズル（４７１・・リボン　（４印・
・冷却ロール代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（ほか
１名）（丙 第１図 （α）（ム） 第２図 叙−←ｐシ與招昼懐 （久） 第 （久） ５図 （ｂ） ６図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子放射物質が頂面に塗布形成された微量の還元
   剤を含有する主としてニッケルよりなる基体金属を少な
   くとも具備する酸化物陰極構体において、前記基体金属
   が、ランタンを１．Ｏｉｉ、量チ〜２．０重量％の範囲
   で、およびケイ素を０．旧型量％〜０．２重量％の範囲
   で含有することを特徴とする酸化物陰極構体。
2. （２）基体金属の厚さが１００μｍ以下であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化物陰極構体。