JP2635415B2 - 含浸型陰極の製造方法 - Google Patents

含浸型陰極の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高放出電流密度が必要なディスプレー端末装
置の受像管などの含浸型陰極の製造方法、特に材料の混
合、封入、焼結工程に関するものである。
従来の技術 含浸型陰極は、酸化物陰極の電気伝導を、さらに向上
させるために工夫されたものである。この含浸型陰極
は、現在ではタングステン（以下Ｗと呼ぶ）多孔質の基
体に電子放出物質を含浸させた含浸補給型（impregnate
d dispenser cathode）が主流となっており、例えばUSP
4,165,473号や3,358,178号等で詳しく紹介されている。
そこで、従来の含浸型陰極の製造工程の流れ図を第５図
に示す。
まず平均粒径が数μｍのＷ粉末を棒状にして工程１の
とおりプレス成形し、工程２で水素雰囲気中2500℃で焼
成する。この時Ｗ粉末の粒度、プレス圧、焼成温度など
を調整することにより性状の制御された多孔質焼結体に
なるようにする。次に棒状の多孔質焼結体を銅（Cu）粉
末中に埋めて加熱し、工程３のようにCuを溶融含浸させ
て強度をもたせた後、工程４で所定の形状に機械加工
（ペレット化）する。ペレット化後、真空中で加熱し、
工程５のとおり含浸させたCuを溶出する。
次に工程６に示すように、BaCo3，CaCo3，Al2O3など
を適当なモル比で混合させた電子放出物質（以下エミッ
タと呼ぶ）をH2中1600〜1700℃に加熱しペレット孔部に
含浸させる。
最後に工程７のようにペレット表面に封着した余剰の
エミッタを除去するためにブラッシング，研磨及び表面
クリーニングを行ない、次の組立工程８に送られる。
発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような含浸型陰極の製造方法は、各
工程が煩雑であり、また工程時間が長くこれに伴い非常
にコストがかかるという欠点を有していた。また炭酸バ
リウム（BaCo3），炭酸カルシウム（CaCo3），アルミナ
（Al2O3）などを主原料とするエミッタを多孔質Ｗペレ
ット内に溶融含浸する工程６においてこの溶融含浸は16
00〜1700℃で行なわれるため前記の炭酸塩は分解して酸
化物（BaO,CaO）又は化合物となっており、この酸化物
や化合物は大気中の水分と反応し易く、水酸化バリウム
（Ba(OH)2）などの水酸化物となる。
この水酸化物は、約100℃の低温で溶融して陰極表面
を覆い電子放出に悪影響を及ぼすという欠点も有してい
た。
課題を解決するための手段 そこで本発明の含浸型陰極は、Ｗ及びニッケル（Ni）
などの金属粉とBaCo3，CaCo3，Al2O3などからなるエミ
ッタを乾式混合及び乾式成形した後、この成形体をカプ
セル内に真空封入し、最後にカプセルを熱間静水圧加圧
（以下HIPと呼ぶ）処理して焼結することにより製造す
ることを特徴とする。
そこで本発明は、煩雑な工程を有せず、また工数が短
く、これに伴いコストの低減が行なえる含浸型陰極の製
造工程を有し、かつエミッタと水分との反応で生成され
得る水酸化物による陰極表面に及ぼす悪影響を防止でき
る含浸型陰極の製造方法を提供することを目的とする。
作用 本発明によれば、多孔質Ｗ焼結体の作成，Cuの含
浸及び溶出，エミッタを高温中で長時間加熱させなが
ら含浸する工程，などの煩雑で時間を費やす工程を有し
ない。
また成形体を真空封入したカプセル中に保持した状態
でHIP処理するために、加熱中にカプセルの外側から等
方的に高圧がかかるため、炭酸塩であるBaCo3,CaCo3の
分圧が高くなり高温保持中に熱分解して炭酸（Co2）ガ
スを発生して酸化物（BaO,CaO）になることが極力抑止
され、万一発生してもカプセル中にCo2ガスが充満し、
カプセルが膨張するのを徹底して防止できる。
これにより焼結中にエミッタ中の炭酸塩の分解を防ぐ
ことができるので、従来の含浸型陰極で問題となる酸化
物（BaO,CaO）と水分との反応で生成される水酸化物の
影響がない。
実施例 本発明の一実施例となる含浸型陰極の製造工程の流れ
図を第１図に示し、つづいて、本発明の一実施例を第１
図〜第３図を参照して説明する。
この発明は先ず高温高融点耐熱金属であるＷ粉末20g
に耐熱金属であるNi粉末0.12g及びエミッタとなるBaC
o3，CaCo3，Al2O3混合粉末1.2gを第１図工程10のよう
に、乾式混合し、続いて約1ton/cm2の圧力で工程11で乾
式プレスを行ない、円柱体の形状に冷間成形する。
次に第２図に示すようにこの成形体21をパイレックス
容器22に収容させた後、パイレックス容器内に窒化ボロ
ン（BN）粉末23を充填させ、かつ内部を真空にしてカプ
セル封入工程12を終了する。そして真空にしたパイレッ
クス容器24を第３図に示すようにHIP処理炉25内に収容
し、第４図に示した昇温、昇圧スケジュールでHIP処理
し焼結体を得た。最終HIP処理条件は1000℃,90分間,150
0気圧アルゴンガス雰囲気である。この工程がHIP処理工
程13である。さらに、この焼結体は所定の形状になるよ
うに機械的加工（ペレット化）工程14を経由させた。
最後に工程15としてペレットの表面クリーニングを行
ない、次の組立工程に送った。
この時点においてはまだ陰極中のバリウム（Ba）は炭
酸塩（BaCo3）のまま保持されており、後の工程でこの
陰極を組み込んだ管球を排気する際に分解工程として陰
極温度を上げ、この時BaCo3が分解され酸化物（BaO）と
炭酸ガスとに変化する。
この際に発生した炭酸ガスは排気され、管球中の陰極
のBaはこの時初めてBaOとなるので、従来の含浸型陰極
で問題となるBaOと水分との反応で生成される水酸化物
による電子放射不良などの影響がない。
なお、本実施例においては、上記に示した条件により
含浸型陰極を製造、つまりHIP処理が比較的低温で行な
え、炭酸ガス発生抑止、カプセル熱膨張防止が顕著とな
ったが、これは１例であり、Ni及びエミッタの粉末混合
割合及び最終HIP処理条件（温度及び圧力）はむろんこ
の条件に限られたものではなく、適宜設定すればよい。
発明の効果 本発明によれば、含浸型陰極を量産に適した製造方法
で作ることができ、それに伴いコストの低減を行なうこ
とができる。
また従来の含浸型陰極の製造で問題となったBaOと水
分との反応で生成される水酸化物が本発明においては生
成されないので電子放射寿命が十分長く安定した電流が
流れる良好な含浸型陰極を製造できる。
【図面の簡単な説明】
第５図は従来の含浸型陰極の製造工程の流れ図、第１図
は本発明による含浸型陰極の製造工程の流れ図、第２図
及び第３図は本発明のカプセル封入の工程を説明するた
めの断面図、第４図はHIP処理において加える温度及び
圧力の条件の一例を示す図である。 10……乾式混合工程、11……乾式プレス工程、12……カ
プセル封入工程、13……HIP処理工程、21……成形体、2
2……パイレックス容器、23……窒化ボロン粉末、24…
…真空にしたパイレックス容器、25……HIP処理炉。
フロントページの続き (72)発明者 堀内 正美 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西 日本電気株式会社内 審査官 向後 晋一

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高温，高融点耐熱金属粉と電子放射物質と
    を乾式混合する工程、次に混合粉を乾式プレス成形した
    後、成形体をカプセル封入する工程、最後にカプセルを
    熱間静水圧加圧処理して混合粉を焼結する工程からなる
    含浸型陰極の製造方法。
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