NL8002836A - Werkwijze voor het vervaardigen van een kleurentelevisiebeeldbuis voorzien van een gasabsorberende laag; kleurentelevisiebeeldbuis aldus vervaardigd en getterinrichting geschikt voor een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

" _ '~J1 — · - t PHN 9749 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze voor het vervaardigen van een kleurentelevisie-beeldbuis voorzien van een gasabsorberende laag; kleurentelevisiebeeldbuis aldus vervaardigd en getterinrichting geschikt voor een dergelijke werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kleurentelevisiebeeldbuis waarvan de omhulling een conus- en een vensterdeel bevat welke door middel van een verbindingsglas vacuumdicht 5 met elkaar worden verbonden en waarbij alvorens deze delen met elkaar worden verbonden een getterinrichting op een binnen de omhulling van de buis gelegen plaats wordt gemonteerd, welke getterinrichting een bron van· verdampbaar gettermetaal en tenminste één gasbron van 10 een bij verhitting gasvrijmakend materiaal bevat, uit welke getterinrichting na het evacueren van de beeldbuis het gas uit de gasbron wordt vrijgemaakt en het gettermetaal wordt verdampt.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een aldus 15 vervaardigde kleurentelevisiebeeldbuis alsmede op een getterinrichting, welke o.a. geschikt is voor toepassing in de hierboven genoemde werkwijze.

Een werkwijze van de hier beschreven soort is bekend uit het Britse octrooischrift 1.405.045. In dit 20 octrooischrift is vermeld, dat de bruikbaarheid van een getterinrichting voor een belangrijk deel wordt bepaald door de mate waarin deze bestand is tegen de inwerking van de omgevingsatmosfeer. De chemische samenstelling van de bestanddelen van de getterinrichting mag niet voor-25 tijdig veranderen onder de omstandigheden, die heersen tijdens opslag van de getterinrichting of tijdens de vervaardiging van de buizen waarin ze worden toegepast.

In dit opzicht doen zich in het bijzonder problemen voor, wanneer de getterinrichting in de buis wordt gemonteerd, 30 voordat het beeldvenster van de buis door middel van een verbindingsglas aan de conus van de buis wordt verbonden.

Het verbinden van deze omhullingsdelen vindt plaats in een oven bij een temperatuur van ongeveer 450°C en 800 2 8 36 *' t PHN 9749 2 duurt ongeveer een uur. Tegen de inwerking van de daarbij optredende omgevingsatmosfeer (vochtige lucht van 450°C) zijn de bestanddelen van de getterinrichting niet zonder meer bestand. Ten aanzien van de gasbron van de getter-5 inrichting wordt in het Britse octrooischrift 1.405.045 voorgesteld een gasvrijmakend materiaal bestaande uit germaniumnitride (Ge^N^) toe te passen. Germaniumnitride (Ge^N^) is een chemisch bijzonder resistente verbinding, welke bij ongeveer 900°C ontleedt. Deze hoge ontladings-10 temperatuur heeft echter tot gevolg, dat de uit deze gasbron vrijgemaakte stikstof pas tijdens het verdampen van het gettermetaal een voldoende gasdruk in de buis opbouwt om de gewenste verstrooiende werking op het verdampende gettermetaal te verkrijgen. Zoals bekend wordt door de ver-15 strooiende werking die de stikstof op het verdampende gettermetaal uitoefent een poreuze, gelijkmatig verdeelde laag van gettermetaal op een inwendig oppervlak van de buis verkregen. Voor het verkrijgen van een over de gehele dikte poreuze en derhalve goed absorberende laag gettermetaal is 20 het echter noodzakelijk, dat tijdens de verhitting van de getterinrichting het uit de gasbron vrijgemaakte gas reeds een voldoende gasdruk van ongeveer 133.1Q~ tot -2 666.10 Pa in de buis heeft opgebouwd voordat het gettermetaal begint te verdampen.

25 De bron waaruit het gettermetaal wordt verdampt bestaat gewoonlijk uit een mengsel van gepoederd nikkel en een gepoederde legering van gettermetaal en aluminium. Geschikte gettermetalen zijn barium, strontium, calcium en magnesium. Een veel gebruikte bron van gettermetaal 30 bestaat uit een mengsel van nikkelpoeder en barium aluminium-poeder (BaAl^) waarin het gehalte aan nikkelpoeder ongeveer 40-60 gew.?ó bedraagt.

Ten aanzien van de bron van gettermetaal is reeds voorgesteld het bestanddeel aan nikkelpoeder daarin 35 te vervangen door een chemisch meer resistente nikkel-titaanverbinding of ijzer-titaan verbinding. Voor een bron van gettermetaal bestaande uit een mengsel van barium-aluminiumpoeder (BaAl^) en nikkelpoeder is in het Amerikaanse 800 2 8 36 » » PHN 9749 3 octrooischrift 4.077.899, waarvan de inhoud wordt beschouwd als hierin te zijn opgenomen, een zeer geschikte maatregel ter verbetering van de chemische resistentie van het mengsel beschreven. Deze maatregel bestaat daaruit, dat 5 het nikkelpoeder een gemiddelde korrelgrootte kleiner 2 dan 80 micron en een specifiek oppervlak kleiner dan 0,15 m per gram heeft, terwijl de gemiddelde korrelgrootte van het bariumaluminiumpoeder kleiner dan 125 micron bedraagt.

Het is het doel van de uitvinding een werkwijze to voor het vervaardigen van een kleurentelevisiebeeldbuis te verschaffen, waarbij een getterinrichting wordt toegepast, die vóór het aan elkaar bevestigen van het conusdeel en het vensterdeel van de buis op een plaats gelegen binnen dit conusdeel of vensterdeel kan worden gemonteerd 15 en die zonder bezwaar gedurende ten minste een uur aan vochtige lucht van ongeveer 450°C kan worden blootgesteld, terwijl de gasbron bij verhitting van de getterinrichting voor althans een groot deel zijn gas heeft afgegeven voordat het gettermetaal begint te verdampen.

2o Een werkwijze van de in de aanvang genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat een getterinrichting wordt toegepast voorzien van een gasbron waarvan het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering 25 van ten minste ijzer en germanium en althans êên der metalen chroom en mangaan.

De uitvinding berust op het door onderzoek verkregen inzicht dat aan de ten aanzien van chemische resistentie en ontledingstemperatuur van het gasvrijmakende mate-30 riaal gestelde eisen kan worden voldaan door gasvrij-makende materialen toe te passen bestaande uit nitriden van legeringen van ijzer, germanium en chroom en/of mangaan. Het is gebleken, dat de temperatuur waarbij deze nitriden in vacuum beginnen te ontleden vooral door het 35 gehalte aan ijzer wordt bepaald. In het algemeen bewerkstelligt een hoger gehalte aan ijzer een lagere ontledingstemperatuur. De chemische resistentie van het gasvrij-makende materiaal is in het algemeen groter bij een groter 800 2 8 36 ΡΗΝ 9749 4 ί % gehalte aan germanium. Voorts vertonen legeringen van ijzer, germanium en ten minste êên der metalen chroom en mangaan bij het nitreren van de legering over het algemeen een toenemende stikstof-opname met stijging van het chroom- en/of 5 mangaangehalte. Door een geschikte keuze van de legerings-elementen kunnen derhalve de chemische resistentie en de ontledingstemperatuur van het gasvrijmakende materiaal naar wens en behoefte worden vastgelegd. Een economisch voordeel dat met de uitvinding wordt verkregen is bovendien, 10 dat het relatief dure germanium voor een groot deel wordt vervangen door de goedkopere elementen ijzer, chroom en/of mangaan. Het bovenstaande in acht genomen wordt volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding een getterinrichting toegepast, waarvan de gasbron een gasvrij-15 makend materiaal bevat, dat althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering bevattende ongeveer 30-80 gew.ft ijzer; ongeveer 5-50 gew.?ó germanium en ongeveer 0-30 gew.?ó chroom en/of mangaan.

Volgens een met betrekking tot de ontledingstemperatuur, 20 chemische resistentie en bij verhitting afgegeven hoeveelheid stikstof zeer aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een getterinrichting toegepast, waarin het gasvrijmakende materiaal van de gasbron althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een 25 legering bevattende ongeveer 60 gew.?ó ijzer, ongeveer 7 gew.% chroom en ongeveer 33 gew.% germanium.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan ook een getterinrichting worden toegepast welke een eerste en tenminste een tweede gasbron bevat, welke 30 tweede gasbron een gasvrijmakend materiaal bevat met een hogere ontledingstemperatuur dan dat van de eerste gasbron. Dit heeft het voordeel dat de verstrooiende werking die het gas op het verdampende gettermetaal uitoefent over een langere periode plaatsvindt dan wanneer een gasvrij-35 makend materiaal met êên ontledingstemperatuur wordt toegepast. Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een getterinrichting toegepast welke een eerste gasbron bevat, die althans in hoofdzaak bestaat uit 800 2 8 36 ΡΗΝ 9749 5 Μ .

een nitride van een legering van ijzer, germanium en chroom en/of mangaan en welke voorts een tweede gasbron bevat, die althans in hoofdzaak bestaat uit germanium-nitride (Ge^N^). De gasvrijmakende materialen van de gas-5 bronnen kunnen gemengd dan wel gescheiden van elkaar (b.v. in aparte houders) in de getterinrichting zijn opge-no.men.

Opgemerkt wordt dat in dit verband in het Duitse Offenlegungsschrift 2.145.159 een getterinrichting is 10 beschreven voorzien van een gasbron bestaande uit een mengsel van Fe2Ge-nitride en FeGe2~nitride. Daarmee wordt eveneens beoogd de verstrooiende werking, die het daaruit vrijgemaakte gas op het verdampende gettermetaal uitoefent over een langere periode uit te strekken. Het Duitse 15 Offenlegungsschrift betreft echter geen werkwijze waarbij de getterinrichting vöör het aan elkaar bevestigen van het vensterdeel en het conusdeel op zijn plaats in de buis wordt gemonteerd. Voorts leert het Duitse Offenlegungsschrift niets ten aanzien van de chemische resistentie 20 van de gasbron of de bron van gettermetaal.

De bereiding van de nitriden geschiedt in het algemeen via een reaktie tussen een vaste stof en een gas.

Een geschikte methode is die, waarbij eerst een legering van de gewenste samenstelling wordt gemaakt. Deze legering 25 wordt tot een poeder gemalen en dit poeder wordt in een ammoniakatmosfeer bij een geschikte nitreertemperatuur gelegen tussen ongeveer 500°C en 800°C genitreerd. Ten aanzien van de bestendigheid van een aldus verkregen nitride tegen vochtige lucht van 450°C is gebleken dat, 30 indien gewenst, een verhoogde bestendigheid kan worden verkregen wanneer het nitreerproces in tenminste twee stappen wordt uitgevoerd. De gepoederde legering wordt daarbij een eerste maal genitreerd, daarna opnieuw gemalen tot een poeder met kleinere korrelgrootte en vervolgens 35 een tweede maal genitreerd.

De hier beschreven getterinrichting is bij uitstek geschikt voor toepassing in de werkwijze volgens de uitvinding. De getterinrichting kan echter ook worden 800 2 8 36 PHN 9749 6 toegepast in de vervaardiging van zwart-wit beeldbuizen.

De resistentie van de getterinrichting tegen de inwerking van de omgevingsatmosfeer is als zodanig een groot voordeel, daar dit opslag van de getterinrichting gedurende 5 lange tijd mogelijk maakt zonder dat daarbij de bruikbaarheid van de getterinrichting vermindert. De uitvinding is derhalve niet beperkt tot de vervaardiging van kleuren-televisiebeeldbuizen, doch strekt zich tevens uit tot de getterinrichting als zodanig.

10 De uitvinding wordt thans bij wijze van voorbeeld toegelicht aan de hand van de tekening waarin: figuur 1 een axiale doorsnede van een kleuren-televisiebeeldbuis vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding weergeeft en 15 figuur 2 een getterinrichting geschikt voor het uitvoeren van deze werkwijze toont.

De in figuur 1 weergegeven kleurentelevisiebeeld-buis heeft een hals 10, een conus 11 en een venster 12 van glas. Op de binnenzijde van het venster 12 is een laag 13 van 20 in rood, groen en blauw fluorescerende gebieden aangebracht, die op bekende wijze een lijnenpatroon of een stippenpatroon vormen. Voorts bevat de buis een metalen schaduwmasker 15, dat evenals een metalen magnetische afschermkap 17 op een metalen draagraam 16 is bevestigd.

25 De conus 11 en het venster 12 zijn door middel van een verbindingsglas 18 aan elkaar bevestigd. Voordat het venster 12 en de conus 11 op elkaar worden geplaatst, wordt een getterinrichting 21 in het conusdeel 11 gemonteerd. De getterinrichting kan bijvoorbeeld door middel van een metalen 30 strip 19 aan de afschermkap 17 worden bevestigd. Het is ook mogelijk de strip 19 aan een in de buiswand gesmolten hoogspanningscontact 26 te bevestigen. Nadat de getterinrichting 21 op zijn plaats is gebracht worden venster 12 en conus 11 vacuumdicht met elkaar verbonden, 35 u/elk proces plaatsvindt in een oven bij een temperatuur van ongeveer 450°C en ongeveer een uur duurt. Daarna wordt op gebruikelijke wijze de buis afgemonteerd door in de hals een kanonsysteem 14 te plaatsen, de buis te evacueren 800 2 8 36 PHN 9749 7 en door inductieve verhitting van de getterinrichting 21 op een inwendig oppervlak van de buis een laag getter-metaal aan te brengen.

Een reden waarom de getterinrichting 21 in een zo 5 vroeg stadium van de vervaardiging in de buis wordt geplaatst kan zijn vanwege het feit, dat de buis van een inwendige weerstandslaag 25 is voorzien. Deze weerstands-laag 25 beperkt zoals bekend de daardoorheen vloeiende stroom bij een bijvoorbeeld in het kanonsysteem 14 optredende 10 hoogspanningsdoorslag. Het meest effectieve deel van deze weerstandslaag 25 wordt gevormd door het zich ongeveer vanaf de met de lijn 24 aangegeven hals-conusovergang tot in de hals 10 uitstrekkende deel daarvan. Dit maakt het noodzakelijk de getterinrichting 21 op een van de hals-conusovergang 15 verwijderde plaats in de buis te monteren, teneinde het elektrisch kortsluiten van de weerstandslaag in de hals 10 door uit de getterinrichting verdampt gettermetaal te vermijden. In dat geval bestaat er, vanwege de veelal moeilijke toegankelijkheid van een dergelijke plaats, een grote 20 behoefte aan de mogelijkheid om de getterinrichting op deze van de hals-conusovergang verwijderde plaats aan te brengen voordat de conus 11 aan het venster 12 van de buis wordt bevestigd. Een andere reden voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding kan zijn, dat van de gebruike-25 lijke montage van de getterinrichting aan het kanonsysteem 14 door middel van een veerkrachtige metalen strip wordt afgezien, teneinde de door deze metalen strip op het kanonsysteem uitgeoefende veerkracht te vermijden. De werkwijze volgens de uitvinding brengt met zich mee, dat de bestand-30 delen van de getterinrichting bestand moeten zijn tegen de inwerking van de vochtige omgevingsatmosfeer van ongeveer 450°C, die tijdens het aan elkaar bevestigen van de conus 11 in het venster 12 in de buis aanwezig is.

Een getterinrichting die aan deze eis voldoet is 35 weergegeven in figuur 2. Deze getterinrichting bestaat een chroom-nikkelstalen goot 1 waarin een poedervormig vulmateriaal 2 is geperst. Het vulmateriaal 2 bevat een bron van gettermetaal bestaande uit een mengsel van bariumaluminium- 800 2 8 36 PHN 9749 8 poeder (BaAl^) en nikkelpoeder, waarin het gehalte aan nikkel-poeder 40 tot 60 gew.?ó bedraagt, alsmede een gasbron uit ongeveer 1,5 - 4 gew.?ó gasvrijmakend materiaal bestaande uit een nitride van een gepoederde legering van ongeveer 60 5 gew.?ó ijzer, ongeveer 7 gew.?ó chroom en ongeveer 33 gew.?ó germanium met een gemiddelde korrelgrootte tussen 10 en 40 micron. Deze gasbron begint bij ongeveer 615°C zijn stikstof af te geven. Tijdens de inductieve verhitting van de getterinrichting heeft deze gasbron zijn gas afgegeven voor-10 dat het barium uit de bron van gettermetaal begint te verdampen.

Niet alleen de gasbron doch ook de bron van gettermetaal dient tegen inwerking van vochtige lucht van 450°C bestand te zijn. Dit kan worden verwezenlijkt door 15 een geschikte keuze van de korrelgrootten van het barium-aluminiumpoeder en het nikkelpoeder zoals beschreven in het eerder genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.077.899.

In het gegeven voorbeeld heeft het nikkelpoeder een gemiddelde korrelgrootte tussen 30 en 60 micron en het bariumaluminium-20 poeder een gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 80 micron.

Het specifieke oppervlak van het nikkelpoeder is kleiner 2 dan 0,15 m per gram. Ook kan ter verbetering van de resistentie van de bron van gettermetaal zoals bekend het nikkel daarin vervangen worden door een nikkeltitaan of ijzertitaan 25 verbinding.

Gasvrijmakende materialen van nitriden van legeringen van ijzer, germanium en chroom hebben in het algemeen een ontledingstemperatuur gelegen tussen 500°C en 700°C en blijven ook na gedurende een uur te zijn bloot-30 gesteld aan vochtige lucht (dauwpunt ongeveer 20°C) van 450°C als stikstofbron volledig bruikbaar. Als maat voor de chemische resistentie van het gasvrijmakende materiaal wordt de gewichtstoename bepaald, die het materiaal vertoont na gedurende een uur te zijn blootgesteld aan vochtige lucht 35 (dauwpunt 20°C) van 450°C. Des te hoger de gewichtstoename des te geringer is de chemische resistentie. De hier beschouwde nitriden vertoonden slechts een gewichtstoename van gemiddeld 0,5 gew.% en ten hoogste ongeveer 1,5 gew.K, 800 2 8 36

V

PHN 9749 9 hetgeen beantwoordt aan het aan de uitvinding gestelde doel. Hoewel niet strikt noodzakelijk kan een verdere verhoging van de resistentie worden verkregen door het nitreer-proces in stappen uit te voeren. Een gepoederde legering g met een korrelgrootte van b.v. 30 micron wordt dan een eerste maal genitreerd gedurende een tijd van b.v. vier uur, vervolgens opnieuw verpulverd tot een poeder met kleinere korrelgrootte (b.v. 15 micron) en dan opnieuw genitreerd gedurende een tijd van b.v. vier uur. Verge-10 leken met een gepoederde legering die in één uur gedurende een tijd van ongeveer acht uur werd genitreerd, bleek de chemische resistentie van de in stappen genitreerde legering ongeveer een factor twee beter te zijn. De tengevolge van een eerste nitreerproces toegenomen brosheid van 15 het genitreerde materiaal vergemakkelijkt bovendien het verpulveren daarvan tot een kleinere korrelgrootte.

De elementen chroom en mangaan kunnen met betrekking tot de eigenschappen van het gasvrijmakende materiaal nagenoeg als gelijkwaardig worden beschouwd. Geheel of 20 gedeeltelijke vervanging van chroom door mangaan brengt qua chemische resistentie en ontledingstemperatuur van het gas-vrijmakende materiaal geen onacceptabele veranderingen met zich mee.

25 30 35 · 800 2 8 36

Claims (13)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een kleuren-televisiebeeldbuis waarvan de omhulling een conus- en een vensterdeel bevat welke door middel van een verbindingsglas vacuumdicht met elkaar worden verbonden en waarbij alvorens 5 deze delen met elkaar worden verbonden een getter- inrichting op een binnen de omhulling van de buis gelegen plaats wordt gemonteerd, welke getterinrichting een bron van verdampbaar gettermetaal en tenminste êên gasbron van een bij verhitting gasvrijmakend materiaal bevat, uit welke 10 getterinrichting na het evacueren van de beeldbuis het gas uit de gasbron wordt vrijgemaakt en het gettermetaal wordt verdampt, met het kenmerk, dat het genoemde gas-vrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering van ten minste 15 ijzer en germanium en althans êên der metalen chroom en mangaan.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering bevattende 20 ongeveer 30-80 gew,% ijzer; ongeveer 5-50 gew.% germanium en ongeveer 0-30 gew.% chroom en/of mangaan.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering 25 bevattende ongeveer 60 gew.% ijzer, ongeveer 7 gew.% chroom en ongeveer 33 gew.% germanium.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat een getterinrichting wordt toegepast welke een eerste en tenminste een tweede gasbron bevat, welke tweede 30 gasbron een gasvrijmakend materiaal bevat met een hogere ontledingstemperatuur dan dat van de eerste gasbron.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal van de tweede gasbron in hoofdzaak bestaat uit germaniumnitride (Ge^N^).

6. Werkwijze volgens conclusie 1, 2,3 of 4, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een nitride van een gepoederde legering verkregen door de legering ten minste tweemaal achtereen- 800 2 8 36 PHN 9749 11 « volgens te poederen en te nitreren.

7. Kleurentelevisiebeeldbuis verkregen volgens de werkwijze van één of meer der voorgaande conclusies.

8. Getterinrichting bevattende een bron van verdamp-5 baar gettermetaal en tenminste één gasbron van poedervormig gasvrijmakend materiaal, met het kenmerk, dat het genoemde gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering van ten minste ijzer en germanium en althans één der metalen chroom en mangaan.

9. Getterinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een legering bevattende ongeveer 30-80 gew.% ijzer; ongeveer 5-50 gew.% 15 germanium en ongeveer 0-30 gew.% chroom en/of mangaan.

10. Getterinrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een poedervormig nitride van een 20 legering bevattende ongeveer 60 gew.% ijzer, ongeveer 7 gew.% chroom en ongeveer 33 gew.% germanium.

11. Getterinrichting volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat de getterinrichting een eerste en tenminste een twwede gasbron bevat, welke tweede gasbron een gas- 25 vrijmakend materiaal bevat met een hogere ontledingstempera-tuur dan dat van de eerste gasbron.

12. Getterinrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal van de tweede gasbron in hoofdzaak bestaat uit germaniumnitride (Ge^N^).

13. Getterinrichting volgens conclusie 8, 9, 10 of 11, met het kenmerk, dat het gasvrijmakende materiaal althans in hoofdzaak bestaat uit een nitride van een gepoederde legering verkregen door de legering ten minste tweemaal achtereenvolgens te poederen en te nitreren. 35 800 2 8 36