燈絲和具有燈絲的陰極射線管的製造方法
2023-05-29 13:25:06 2
專利名稱：燈絲和具有燈絲的陰極射線管的製造方法
技術領域：
本發明涉及彩色布老恩管等的陰極射線管的製造方法，特別涉及用於電子槍陰極燈絲的鋁絕緣層的形成方法。
圖8表示現有的陰極射線管的剖面示意圖。陰極射線管91包括由玻璃製成的屏盤92、密封在管頸部分95中的電子槍93和螢光面94。
圖9表示在電子槍中使用的旁熱式陰極的放大剖面圖。旁熱式陰極1由套筒6、插入在套筒6內的燈絲2、配置在套筒6頂部的金屬蓋7和設置在金屬蓋7上的電子發射物8構成。燈絲2包括由鎢或錸-鎢構成的捲成線圈狀的燈絲母體的金屬線3、在其表面形成的鋁等構成的鋁絕緣層4和再在其上形成的由鎢和鋁構成的厚度約3μm的黑色層5。
其中，鋁絕緣層4由無機多孔膜構成，為了防止因燈絲導通時的熱應力集中產生的裂紋，同時為了使燈絲具有適當的彈性，要求其有均勻的厚度和填充率。
一般來說，採用電泳法(電鍍)形成鋁絕緣層。在進行鋁粉末電鍍的情況下，通過在純水中浸泡清洗鋁粒子，進行除去在鋁粒子上吸附的不純電解質。在特開昭59-200798號公報中，披露了在其清洗液的電導率變為預定值以下之前，用純水或離子交換水清洗粉末的方法。
此外，作為使鋁絕緣層的填充率均勻的方法，例如在特開平4-127022號公報中披露了通過連續進行脈衝電鍍和層積電鍍，附著陶瓷粒子，以使填充率在線圈狀的相鄰金屬線間呈均勻分布的技術。
但是，在上述特開平4-127022號公報中披露的技術，由於使製造工藝複雜化，所以存在不適合大量生產的問題。
此外，在上述特開昭59-200798號公報中披露的進行粉末清洗的技術中，存在下述問題。也就是說，以往在清洗粉末時，在用離心機進行第一次清洗後，調換澄清水，在澄清水達到規定的電導率之前，採用反覆交替地進行清洗和澄清的方法。採用該方法，在使用常溫(20℃)的水進行清洗的情況下，大約需要24小時。此外，由於不能充分除去在粉末表面或內部存在的雜質，所以使電鍍懸浮液中雜質的溶解析出變多。因此，存在在短時間內懸浮液的電導率升高，鋁粒子的電泳性下降的問題。例如，電導率為6.25μS/cm的電鍍懸浮液經過一星期後變為12.5μS/cm。
此外，一般來說，如果鋁粒子的表面狀態差(附著雜質，表面呈非活性狀態)，那麼鋁絕緣層的厚度就變得不均勻，發生變形、裂紋、絕緣不良等，成為製造良品率惡化的原因。這是因為若鋁粒子的表面狀態差，那麼由於鋁粒子的電泳性下降，即使在電鍍方法上下工夫，但產生不均勻的鋁絕緣層的可能性仍然變高。因此，如果使鋁粒子的表面狀態良好(有活性)，那麼可提高鋁粒子的電泳性，能夠用簡易的方法獲得均勻的鋁絕緣層。
此外，如果鋁粒子的表面狀態差，那麼在燈絲母體上用於電鍍的電鍍懸浮液的變動(鋁粒子的電泳性的下降)過快，使燈絲的穩定生產變得困難。
這樣，如果鋁粒子的表面狀態差，那麼較多產生帶有厚度和填充率不均勻的鋁絕緣層的燈絲，在該不均勻的部分熱應力集中，使裂紋和變形過快，會縮短燈絲的壽命。此外，在帶有這種不均勻的鋁絕緣層的燈絲的檢查和挑選上要花費很多勞力，使生產率顯著地下降。
本發明的目的在於提供確保鋁絕緣層的均勻性和電鍍懸浮液的穩定性，實現燈絲的長壽命化且可穩定生產的陰極射線管的製造方法。
為了實現上述目的，本發明的燈絲的製造方法包括清洗鋁粒子的工藝(a)，把所述鋁粒子懸浮在液體中，製作電鍍懸浮液的工藝(b)，和通過使用所述電鍍懸浮液的電泳法，形成由所述鋁粒子構成覆蓋燈絲母體表面的鋁絕緣層工藝(c)，在電子槍的陰極內裝配燈絲，其特徵在於，用40℃以上的熱水流進行所述工藝(a)中的清洗。
本發明通過用熱水流清洗鋁粒子，使鋁粒子表面清潔並且活性化，促進了向鋁粒子表面的電解質的吸附，增大了鋁粒子的電泳性，獲得厚度和填充率均勻的的鋁絕緣層。本發明的作用可按以下說明。
在利用電泳法將鋁粒子塗敷在燈絲母體上的情況下，一般來說，以作為燈絲母體的金屬線作陰極，以白金等反應性低的金屬作陽極，將這些陰極和陽極浸泡在電鍍懸浮液中。而且，在兩極間施加電壓，通過在陰極的金屬線上收集鋁粒子，塗敷該金屬線。這種情況下，在電鍍懸浮液中必須使鋁粒子表面帶電。一般來說，按照電鍍懸浮液的pH(氫離子濃度指數)，通過電鍍懸浮液中的電解質的吸附產生鋁粒子表面的帶電。
在利用pH值的調節以附加帶電性的情況下，pH＜9為帶正電，pH變得越低，帶正電性就越增加，pH＞9為帶負電，pH變得越高，帶負電性就越增加。但是，在電鍍懸浮液中的pH過低的情況下，由於電鍍懸浮液中的氫離子濃度變得過高，所以從收集鋁粒子的陰極會產生氫氣，在鋁絕緣層中使氣泡變為內在的狀態。其結果，使由此後塗敷的鋁和鎢粉末的混合物構成的黑色層浸透至金屬線，不但產生絕緣不良，而且在鋁絕緣層，產生密度局部很低的耐電壓低的部分，存在對鋁絕緣層的壽命劣化產生影響的問題。相反地，在pH過高的情況下，鋁粒子帶負電收集在陽極上，但此時氫氧離子濃度變高，變得容易從陽極產生氧氣，產生與pH過低情況相同的不適當狀態。
另一方面，在通過電解質的吸附產生帶電性的情況下，電解質濃度越高帶電性就越增大。但是，在電解質濃度過高的情況下，在作為燈絲母體的金屬線上電解質過多聚集，因而存在因鋁絕緣層中雜質增加成為絕緣不良原因的問題。
由以上可知，為了按電泳法形成均勻的鋁絕緣層，期望電鍍懸浮液的pH不過低過高，並且電解質濃度也不過高。一般來說，能夠用向電鍍懸浮液中添加的電解質的量來控制pH值，但為了達到pH=3～6左右的最佳值必須多量使用電解質，會與上述要求相反。
在本發明的製造方法中，由於通過用熱水流清洗鋁粒子，使其表面清潔並活性化，所以促進了向鋁粒子表面的電解質吸附，能用更低的電解質濃度獲得最佳的pH值(pH=3～6左右)，同時能夠獲得均勻的鋁絕緣層。再有，通過使鋁粒子表面清潔並活性化，還能夠抑制電鍍懸浮液中鋁粒子電泳性的下降，能夠實現長時間的穩定的生產。
此外，上述鋁粒子的清洗最好進行到清洗後的熱水流的電導率成為4μS/cm為止。由此，即使連續使用電鍍懸浮液，也能夠在穩定良品率下進行生產。
此外，用50℃以上80℃以下的熱水流清洗所述鋁粒子最好。由此，縮短了清洗所需的時間，同時能夠防止清洗設備的劣化。
此外，在用熱水流清洗前，最好用熱水或常溫水衝散所述鋁粒子。由此，能夠進一步縮短清洗所需的時間。
圖1表示在所述陰極射線管的製造中使用的鋁粒子清洗裝置的透視圖。
圖2表示所述清洗裝置的分解圖。
圖3將採用所述清洗裝置用熱水流清洗的鋁粒子的情況與以往用常溫水清洗的情況進行對比，示出電鍍懸浮液的電解質添加量和鋁絕緣層厚度關係的曲線圖。
圖4將使用用所述清洗裝置熱水流清洗的鋁粒子的情況與使用以往的用常溫水清洗的鋁粒子的情況進行對比，示出電鍍懸浮液的使用期間和不良發生率的關係曲線圖。
圖5將使用用所述清洗裝置熱水流清洗的鋁粒子的情況與使用以往的常溫水清洗的鋁粒子的情況進行對比，示出電鍍懸浮液的使用期間和不良發生率的關係曲線圖。
圖6A表示鋁絕緣層的外觀良好的燈絲側面圖，圖6B表示沿圖6A中Ⅰ-Ⅰ線箭頭方向的剖面圖。
圖7A表示鋁絕緣層的外觀不良的燈絲側面圖，圖7B表示沿圖7A中Ⅱ-Ⅱ線箭頭方向的剖面圖。
圖8表示現有陰極射線管的側剖面圖。
圖9是在現有的陰極射線管中，電子槍中使用的傍熱式陰極的局部剖面圖。
下面，參照
本發明的實施例。
圖9表示在本實施例的陰極射線管電子槍中使用的旁熱式陰極的結構。旁熱式陰極1由套筒6、插入在套筒6內的燈絲2、配置在套筒6頂部的金屬蓋7、和設置在金屬蓋7上的電子發射物8構成。由鎢或錸-鎢構成的捲成線圈狀的燈絲母體的金屬線3、用電泳法在其表面形成的鋁等構成的鋁絕緣層4和再在其上形成的由鎢和鋁構成的黑色層5形成燈絲2。
下面，說明所述陰極射線管的製造方法。
圖1表示用熱水流清洗鋁粒子的清洗裝置，圖2表示清洗裝置的各部分結構。對供給熱水流的供水口16、保持鋁粒子13使熱水流通過的濾布14、保持濾布14通過排水口18把清洗後的熱水向離心清洗機12內壁壓出的排水板15、保持排水板15並使其旋轉從排水口17排出清洗後熱水的離心清洗機12進行組合，構成清洗裝置11。
使用這種清洗裝置11，用熱水流清洗鋁粒子13。如下所述，連續進行清洗，直至清洗後排水的電導率(電導)達到預定值以下。
接著，使清洗過的鋁粒子和預定的電解質懸浮在預定的液體中，製成電鍍懸浮液。在該電鍍懸浮液中，浸漬金屬的燈絲母體和一個電極，在作為一個電極的金屬線3和另一電極之間施加預定的電壓，用電泳法，在金屬線3上形成由鋁粒子構成的鋁絕緣層4。
在該電鍍工藝後，在鋁絕緣層4上形成黑色層5製成燈絲2，以後，按照通常的方法組裝陰極和電子槍，最終製成陰極射線管。
下面，說明電鍍工藝的具體實施例。
在清洗裝置11的濾布14內，投入10～20kg的純度99.7％以上的鋁粒子13，從供水口16以16I/min的流量供給50～60℃的熱水，同時按1000rpm旋轉離心清洗機12，進行鋁粒子13的離心清洗。再有，濾布14由聚丙烯製成，1cm2的大致純水透過量為5mI/min。連續進行該離心清洗，直至從排水口17流出的排水的電導率達到4μS/cm以下。如果排水的電導率達到4μS/cm以下，取出鋁粒子13，在120～150℃下乾燥16小時。
接著，將清洗過的鋁粒子1kg、甲醇2400ml、10wt％的PVAc(聚醋酸乙烯樹脂)溶液500ml和10wt％的松香溶液100ml進行混合，再適量添加作為電解質的9wt％的硝酸銅水溶液，製成電鍍懸浮液。
將該電鍍懸浮液倒入塗敷槽中，把作為陰極的金屬線3和作為陽極的白金電極浸泡在電鍍懸浮液中，在兩極間施加2～10秒70～120V的電壓，在燈絲上電鍍60～150μm厚度的鋁絕緣層4。
再有，這裡表示了作為電解質使用硝酸銅水溶液的例子，但使用硝酸鋁和氯化鋁的水溶液也可獲得同樣的效果。
下面，說明本發明的效果和最佳製造條件。
圖3表示電鍍懸浮液的電解質添加量與此時形成的鋁絕緣層厚度的關係。表示在與上述實施例相同的條件下，清洗鋁粒子，製成電鍍懸浮液，電鍍時在陰極和陽極間施加10秒100V電壓情況下的一例。
在進行熱水流清洗的情況下(圖3中用○符號表示)，作為電解質的硝酸銅水溶液的添加量為10ml時，鋁粒子開始顯示電泳性，形成鋁絕緣層。與此不同，在未進行熱水流清洗的情況下(用●符號表示)，直至電解質添加量40ml時鋁粒子也未顯示電泳性，在50ml時開始顯示電泳性。其中，未進行熱水流清洗的情況是指在常溫(20℃)的純水(或離子交換水)中浸泡鋁粒子，進行圓心分離。改換常溫水再進行圓心分離，再改換常溫水進行清洗的情況。此外，與在進行熱水流清洗的情況下鋁絕緣層的厚度為300μm不同，未進行熱水流清洗的鋁為200μm的膜厚。
由以上可知，進行熱水流清洗的情況與未進行熱水流清洗的情況相比，能夠用添加更少的電解質獲得更高的電泳性。再有，本實施例的電鍍懸浮液最好通過電解質把電導率調整到10～20μS/cm。在本實施例的電鍍懸浮液的情況下，相對於清洗過的鋁粒子1kg,9wt％的硝酸銅水溶液的添加量在10ml以上也可以。換句話說，進行熱水流清洗的使用鋁粒子的電鍍懸浮液的組成最好是在鋁粒子為25～35wt％，電解質為0.05～0.15wt％的範圍。
圖4表示在大量生產工藝中連續使用電鍍懸浮液的情況下，生產日數與鋁絕緣層的不良發生率的關係，表示電鍍懸浮液的穩定性。其中，『不良』是指例如圖7A和圖7B所示的在觀察燈絲外觀時在鋁絕緣層上可看出凹凸的狀態。
在使用熱水流清洗的鋁粒子的電鍍懸浮液的情況下(圖4中用○符號表示)，製成的鋁絕緣層的外觀在所有產品的99％以上良好。也就是說，未看出如圖6A和圖6B所示的鋁絕緣層上的凹凸，厚度均勻。此外，該電鍍懸浮液可將該狀態維持三日以上。
與此不同，在使用未進行熱水流清洗的鋁粒子的電鍍懸浮液的情況下(用●符號表示)，從電鍍懸浮液使用開始起，不僅發生10％以上的不良，而且由於在一天內不良率徐徐上升，所以必須頻繁交換電鍍懸浮液，製造良品率也下降。
圖5與圖4同樣，表示在大量生產工藝中連續使用電鍍懸浮液情況下，生產日數與不良發生率的關係，表示結束鋁粒子清洗時刻排出的水的電導率對不良發生率產生的影響。
在未進行鋁粒子的熱水流清洗的情況下(圖6中用●符號表示)，如果電鍍懸浮液使用一天，那麼會發生20％以上的不良，不能達到要求的產量。與此不同，在排水的電導率達到10μS/cm之前進行鋁粒子清洗的情況下(用◇符號表示)，由該鋁粒子製成的電鍍懸浮液即使使用一天，也基本上不產生不良。在排水的電導率達到7μS/cm之前清洗鋁粒子的電鍍懸浮液(用△符號表示)，可連續使用兩天，在排水的電導率達到4μS/cm之前，清洗鋁粒子的電鍍懸浮液(用○符號表示)，可連續使用三天，基本上沒有不良發生。
因此，從電鍍懸浮液穩定性的觀點來看，使熱水流清洗時排水的電導率儘量低，進行連續清洗較好。但是，如果使電導率降低，由於相應地使清洗時間變長生產率下降，所以大量生產工藝中在成為4μS/cm左右之前進行清洗最好。
此外，在上述清洗裝置11中使用純水或離子交換水，在調查水溫與清洗時間的關係時，為了使排水的電導率達到4μS/cm以下，在20℃時需要8～10小時，在30℃時需要5～7小時。另一方面，在使用40℃的熱水流的情況下，可清洗約4小時。再有，在50℃以上的熱水流下，清洗在約2小時以內。另一方面，熱水流的溫度過高，清洗裝置的劣化就越快。因此，用於清洗的熱水流溫度在40℃以上較好，如果考慮清洗上的必要時間和設備的劣化，熱水流的溫度最好為50～80℃。再有，該溫度為常壓下的溫度。
此外，在用熱水流清洗鋁粒子之前，預先在熱水或常溫水中倒入鋁粒子，在良好化解分散液的狀態下，如果將該分散液倒入清洗機進行熱水流清洗，那麼能夠縮短清洗時間。例如，在把鋁粒子預先分散在水中，將分散液倒入清洗機的情況下，排水的電導率達到4μS/cm所需要的時間可縮短為30～60分鐘左右。
如以上說明，按照本發明，通過熱水流清洗鋁粒子，使鋁粒子表面清潔並活性化，能夠提高電解質向鋁粒子表面的吸附性，提高鋁粒子的電泳性，確保鋁絕緣層的均勻性和電鍍懸浮液的穩定性，能夠實現燈絲的長壽命化和長期的穩定性。
權利要求
1．一種設置在陰極射線管的電子槍的陰極內部的燈絲製造方法，其特徵在於包括用40℃以上的熱流水清洗鋁粒子的工藝(a)，把所述鋁粒子懸浮在液體中，製作電鍍懸浮液的工藝(b)，和通過使用所述電鍍懸浮液的電泳法，在燈絲母體表面上形成由所述鋁粒子構成的鋁絕緣層工藝(c)。
2．如權利要求1所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，在所述工藝(a)中，進行鋁粒子的清洗，直至清洗後排水的電導率達到4μS/cm以下。
3．如權利要求1或2所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，所述熱水流的溫度在50℃以上80℃以下。
4．如權利要求2所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，在所述工藝(a)之前，還包括把所述鋁粒子用水化解使成為分散液的工藝。
5．如權利要求2所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，上述工藝(b)的電鍍懸浮液的pH在3～6的範圍。
6．如權利要求2所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，在所述工藝(c)中，在電鍍用電極間施加2～10秒70～120V範圍的電壓。
7．如權利要求2所述的燈絲的製造方法，其特徵在於，使所述工藝(c)結束後的所述鋁絕緣層的厚度在60～150μm的範圍。
8．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於上述熱水流的溫度在50℃以上，80℃以下。
9．如權利要求8所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(a)之前還包括用水化解所述鋁粒子使之成為分散液的工藝。
10．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(a)之前還包括用水化解所述鋁粒子使之成為分散液的工藝。
11．如權利要求10所述的燈絲製造方法，其特徵在於，上述工藝(b)的電鍍懸浮液的pH在3～6的範圍。
12．如權利要求10所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(c)中，在2～10秒期間在電鍍用電極間施加70～120V範圍的電壓。
13．如權利要求10所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(c)結束後的上述鋁絕緣層的厚度在60～150μm的範圍。
14．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於，使用遠心清洗機進行上述工藝(a)中的清洗。
15．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於，上述工藝(b)的電鍍用懸浮液的pH在3～6範圍。
16．如權利要求15所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(c)中，在2～10秒期間在電鍍用電極間施加70～120V範圍的電壓。
17．如權利要求15所述的燈絲製造方法，其特徵在於，上述工藝(c)結束後的上述鋁絕緣層的厚度在60～150μ的範圍。
18．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於，在上述工藝(c)中，在2～10秒期間在電鍍用電極間施加70～120V範圍的電壓。
19．如權利要求18所述的燈絲製造方法，其特徵在於，上述工藝(c)結束後的上述鋁絕緣層的厚度在60～150μm的範圍。
20．如權利要求1所述的燈絲製造方法，其特徵在於，上述工藝(c)結束後的上述鋁絕緣層的厚度在60～150μm的範圍。
21．一種陰極射線管的製造方法，其特徵在於包括如下工藝用40℃以上的熱流水清洗鋁粒子的工藝(a)；使上述鋁粒子懸浮到液體中製成電鍍用懸浮液的工藝(b)；通過使用上述電鍍用懸浮液的電泳法，形成由上述鋁粒子構成，且覆蓋上述燈絲母體的表面的鋁絕緣層的工藝(c)；在上述鋁絕緣層上形成暗層的工藝(d)；使用通過上述工藝(a)～(d)製成的燈絲構成陰極的工藝(e)；使用上述陰極構成電子槍的工藝(f)；使用上述電子槍構成陰極射線管的工藝(g)。
全文摘要
在燈絲的製造方法中,(a)用40℃以上的熱水流清洗鋁粒子,(b)將該鋁粒子懸浮在預定的液體中,製成電鍍懸浮液,(c)使用該電鍍懸浮液,在作為設置在電子槍陰極內的燈絲母體的金屬線上,通過用電泳法形成由鋁粒子構成的鋁絕緣層。
文檔編號H01J9/08GK1220478SQ98125450
公開日1999年6月23日 申請日期1998年12月18日 優先權日1997年12月19日
發明者川崎正樹, 橋本剛, 廣田正明, 山本洋二, 濱口義雄 申請人:松下電子工業株式會社