專利名稱：直熱式陰極及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及最適于彩色顯象管的三電子槍中的直熱式陰極及其制造方法，特別是提出一種由金屬合金制成的，具有高電流密度，能延長使用壽命且其制造工序可顯著縮短的直熱式陰極及其制造方法。
一般來說，在陰極射線管中使用的熱電子發(fā)射陰極廣泛采用氧化物陰極和浸漬型陰極，但，目前，對其存在的對瞬間動作的延遲以及使用壽命短等問題，正在向使用金屬系合金陰極方面進行研究。
上述金屬系合陰極是使用多種合金或單一金屬材料，尤其是使用Ir-Ce和Ir-La合金制造的陰極比上述的氧化物陰極和浸漬型陰極相比有各種優(yōu)良的特性。
然而，因為用電弧熔化法制造，相對低熔點金屬在合金合成的過程中比高熔點金屬先熔解，由此產(chǎn)生蒸發(fā)的問題，所以金屬系合金陰極還沒有達到實用化。
在彩色顯象管內(nèi)部一般設置有電子槍，該電子槍由氧化物陰極1，金屬支架2，和加熱燈絲3構成。
如

圖1所示，上述氧化物陰極1與因通電電流而發(fā)熱的金屬支架2的上側相接合，在金屬支架2的內(nèi)側設有用于通過電流的加熱燈絲3。
上述金屬支架2的結構特點是為了使速度響應性良好，其長度要盡可能短，而電阻要盡可能高；為增加其熱輻射，上述的金屬支架2，長細比(Slenderness ratio)要盡可能大，為了在陰極的工作溫度范圍內(nèi)，保持其固有形狀，上述金屬支架2要有很強的高溫強度，堿土氧化物在上述的金屬支架上涂覆的形態(tài)，是即使經(jīng)過長時間工作，也能發(fā)射足夠的電子。
因此，為滿足如上所述的條件，提出一種在主要成份Ni中加入耐熱性好的W，Mo等高熔點金屬和在電子發(fā)射氧化物中添加微量起活性劑作用的Zr的方法。
然而，上述組成的金屬作為金屬支架使用時，在顯像管的制造工序中，和在使用中上述的金屬支架和上述的氧化物層之間生成很多中間層，由此會產(chǎn)生氧化層的剝離。
雖然，使用機械方法固定在金屬支架和氧化物層間中由Ni粒子形成的氧化物層的方法來解決上述問題，但由于上述Ni粒子在工作中形狀起變化，而使得氧化層不能完全固定，由此會產(chǎn)生剝離的問題。
為了解決上述各種問題，本發(fā)明的目的在于提供具有高電流密度，使用時間延長以及制造工序縮短的效果的直熱式陰極及其制造方法。
為達成上述目的，本發(fā)明是一種用于電子管的具有可發(fā)射電子的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，包括下述五步工序即按一定比例將主要成份Ir和輔助成分Ce混合的第一工序，將第一工序混合成的粉末，利用球磨機用高能球磨法加沖擊以機械方法制造合金的第二工序，將第二工序制成的合金在一定的壓力下制成片狀件的第三工序，將由第三工序制成的片狀件內(nèi)殘留的氣體除去的第四工序，由第四工序除去氣體后，對該片狀件的電子發(fā)射特性進行評價的第五工序。
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
圖1為通常電子管用氧化物陰極簡略剖面圖。
圖2為本發(fā)明的機械方法形成合金的裝置的剖面圖。
圖3為本發(fā)明的直熱式陰極的簡略剖面圖。
符號說明10...氣體入口 12...氣體出口 18...冷卻箱 20...粉碎容器 22...回旋桿 24...碾磨球 30...片狀件 32...鎢燈絲在上述第一工序中，85重量％～95重量％的作為主要成分的Ir粉末與5重量％～15重量％作為輔助成份的Ce粉末，兩種金屬粉末混合。
在上述第二工序中，上述的Ir粉末與Ce粉末用機械方法生成合金，其中有高能球磨法和低能球磨法。
上述低能球磨法中，旋轉速度為90～120rpm，工序時間為100～1000小時，工序控制劑是硬脂酸，碾磨球與粉末的重量比為50∶1～150∶1，旋轉速度緩慢。
如圖2所示的高能球磨法中，由上述第一工序混合的粉末裝入上述的粉碎容器20中后，使設置在上述粉碎容器20中的旋轉桿22旋轉，由于該旋轉桿22的旋轉，上述粉碎容器20中存在的碾磨球24相互沖擊旋轉，由此，上述粉碎容器20中存在的Ir與Ce的混合粉末受到巨大沖擊量的沖擊，從而將上述混合粉未變?yōu)楹辖鸱畚础?br> 此時，由于碾磨球的沖擊，粉末容器20內(nèi)的溫度上升。
如上所述上升的粉碎容器20的溫度由在該粉碎容器20的外側設置的冷卻箱18的下側流入上側流出的冷卻水來降低。
另一方面，上述的高能球磨法的旋轉速度為300～700rpm，工序時間為10～50小時，工序控制劑是硬脂酸，碾磨球與粉末的重量比為50∶1～150∶1，該高能球磨法是在上述條件下快速旋轉的工序，除使用球磨機的上述工藝外，也可用振動(vibration)法，以及振蕩(shaker)法進行機械的合金化工序。
第三工序對合金粉末施加單位面積上3～8噸的壓力，形成片狀件30。
第四工序是在真空狀態(tài)下，在400～700℃的范圍內(nèi)除去上述片狀件30中含有的殘留H2O、O2氣體及(OH)2氣體。
第五工序是在真空狀態(tài)下，在1000～1500℃的范圍內(nèi)對電子發(fā)射特性進行評價。
上述第四工序后，可選擇進行熱處理工序，即，為使制成的片狀件的合金質(zhì)地均勻化，在1300～1800℃范圍內(nèi)進行1～500小時熱處理工序，所述工序也可在真空中進行。
由本發(fā)明采用的合金電子管用直熱式陰極，如圖3所示，由通電發(fā)熱的鎢絲32，和其內(nèi)部通過該鎢絲32并且發(fā)射電子的片狀件30所構成。
由此，來自外部的電流施加至上述的鎢絲32上，使其放出熱量，由此，其中通過有上述鎢絲32的片狀件30，受到該鎢絲32的熱而發(fā)射電子。
電子管用直熱式陰極，由主要成分Ir、Pt和Au以85重量％～95重量％，輔助成份Ce、La及Pr以5重量％～15重量％構成。
如上所述，由上述工序制造的用于直熱式陰極的金屬合金Ir5Ce化合物(熔點1900℃)在高溫狀態(tài)期間具有優(yōu)良的操作特性和由于低的功函數(shù)的影響與其它現(xiàn)存的電子發(fā)射材料相比具有更優(yōu)良的特性，特別是由于其高溫時的優(yōu)良操作特性，可延長直熱式陰極的使用期間。
并且上述第二工序是由機械的方法制造合金的過程，是只使用固相反應進行制造的工藝過程，由該工藝制造的直熱式陰極的操作范圍在1400℃時電流密度約為7～10A/cm2，與現(xiàn)存的電弧熔化法制造的直熱式陰極合金相比，約高2～5A/cm2這樣大的數(shù)值，因此其電子發(fā)射特性優(yōu)良。
現(xiàn)有工藝中，為制造直熱式陰極，須有K-分解工序(在真空中加熱使氧化物陰極分解為碳酸鹽的氧化物)，還要進行老化處理(為使K-分解后其電子發(fā)射特性良好，開始時在所設定的時間內(nèi)，保持所設定的溫度的工序)。本發(fā)明的工藝中，以上兩步工序可以省略，制造工藝得以簡化，并且由于使用粉末金屬，具有容易進行大量生產(chǎn)的優(yōu)點。
權利要求
1.一種用于電子管的電子發(fā)射的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，該方法由下述五步工序組成，即將主成份Ir和輔成份Ce按一定比率混合的第一工序；利用球磨機用高能球磨法對由第一工序中混合的粉末進行沖擊，以機械方法制造合金的第二工序；在一定壓力下，將由第二工序制造的合金進行片狀件成形的第三工序；除去第三工序成形的片狀件內(nèi)殘留氣體的第四工序；在由第四工序除去其殘留氣體后，對所述片狀件電子發(fā)射特性進行評價的第五工序。
2.如權利要求1所述的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，所述的第二工序是由振動(vibration)磨碎法或振蕩磨碎法(shaker)進行。
3.如權利要求1所述的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，所述的第二工序是旋轉速度為90～120rpm，工序時間100～1000小時，工序控制劑為硬脂酸，碾磨球與粉末的重量比為50∶1～150∶1，以低能球磨法進行的制造方法。
4.如權利要求1所述的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，所述的高能球磨法為旋轉速度為300～700rpm，工序時間為10～50小時，工序控制劑為硬脂酸，碾磨球與粉末的重量比為50∶1～150∶1條件下進行的方法。
5.如權利要求1所述的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，在上述第四工序后，為使合金均質(zhì)化，在1300～1800℃范圍、1～500小時時間內(nèi)，在惰性氣體或真空中進行熱處理。
6.如權利要求1所述的直熱式陰極的制造方法，其特征在于，主成份Ir、Pt、Au之比為85重量％～95重量％，輔助成份Ce、La、Pr之比為5重量％～15重量％。
7.一種用于電子管的直熱式陰極，其中，片狀件作為陰極使用，其特征在于，所述片狀件由其內(nèi)通有多個鎢絲，因電流導通而發(fā)熱，使上述片狀件發(fā)射電子這樣的結構構成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有高電流密度，可延長使用期間，以及可縮短制造工序等效果的直熱形陰極及其制造方法。其制造過程包括五個工序，即，主成分Ir和輔成分Ce按一定比例混合的第一工序；生成的粉末由碾磨機，用高能球磨法沖擊的機械方法形成合金的第二工序；所制造的合金在一定壓力下成形成片狀件的第三工序；將成形的片狀件內(nèi)殘留氣體清除的第四工序；對生成的片狀件進行電子發(fā)射特性評價的第五工序。
文檔編號H01J1/20GK1132402SQ9512021
公開日1996年10月2日 申請日期1995年12月4日 優(yōu)先權日1994年12月28日
發(fā)明者李光敏, 朱圭楠, 崔鐘書, 金根培, 崔龜錫 申請人:三星電管株式會社