專利名稱:制造暗燈絲的方法
本發(fā)明涉及一種制造用于具有旁熱式陰極的電子管的暗燈絲(dark heater)的方法，特別是有黑色外表的暗燈絲。
暗燈絲通常用作有效地加熱具有旁熱式陰極的電子管中的熱電子發(fā)射陰極。
這樣的一種燈絲一般包括一由高熔點(diǎn)金屬例如鎢制成的芯線，一由絕緣材料比如氧化鋁(鋁土)制成的第一涂層，包裹在芯線上，一第二、外部涂層，即暗涂層是由鎢和氧化鋁(礬土)微粒的混合物制造的。
對于暗涂層的形成，已經(jīng)熟知的是用一種浸漬涂層法。在這種方法中，懸浮鍍液的比重、粘滯度等必須嚴(yán)格控制，而尤其是第一氧化鋁層必須完全干燥以便防止燈絲和陰極兩者之間的絕緣變壞，這種變壞是由于包含在懸浮鍍液中的鎢微粒滲透進(jìn)入了第一氧化鋁層所致，正如美國專利3，808，043號和3，852，105號的說明書中所公開的那樣。
然而，為了完全干燥第一氧化鋁層，需要裝配一爐子，因此生產(chǎn)成本會增加。另外，在第一氧化鋁層上用浸漬涂層法來形成暗涂層，然后進(jìn)行干燥，必須采用具有高粘滯度的鍍液，以便防止包含在鍍液中的鎢微粒，根據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象滲透進(jìn)入氧化鋁。然而，在這種情況下，大量鍍液施加于第一層，形成一厚的暗涂層。結(jié)果，熱容量增加，以致上升時(shí)間延長，而特別是在彩色顯象管中，很可能發(fā)生在三種顏色中顯示不平衡，以及涂層開始剝落，而散布在電子管中，在管子性能上產(chǎn)生不利的影響。再說，鍍液易于停留在加工的燈絲的彎處，引起發(fā)射特性的彌散。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)暗燈絲的方法，其中在懸浮鍍液中的微粒具有高的熱發(fā)射能力，根據(jù)克服常規(guī)工藝方法的缺陷，在形成暗涂層的過程中，即使采用的懸浮鍍液的粘滯度低于普通懸浮涂鍍液的粘滯度時(shí)，微粒也不滲透進(jìn)入第一涂層。本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)暗燈絲的方法，在低成本的情況下，該燈絲的暗涂層的厚度僅有十分輕微的不均勻性、即有高度均勻的發(fā)射性能。
上述目的能通過生產(chǎn)暗燈絲的本發(fā)明的方法達(dá)到，該方法包括以下步驟以一種耐熱絕緣材料，覆蓋到由一種耐熱導(dǎo)電材料制成的芯線上，而然后以一種包含具有熱發(fā)射能力的耐熱微粒的材料，覆蓋到已獲得的，在其中留下重量為0.5%至1.5%揮發(fā)性物質(zhì)的絕緣材料的第一涂層上，以形成第二涂層，即暗涂層。因而，在本發(fā)明的方法中，暗涂層是在第一涂層形成之后形成的，而重量的0.5%至1.5%的揮發(fā)性質(zhì)(比如水)留在第一涂層中，或者換句話說，沒有完全干燥第一涂層。
當(dāng)適量的水等留在第一涂層中時(shí)，鍍液賴以滲入的空隙，被水滴分成微細(xì)的泡，阻止了液體以毛細(xì)現(xiàn)象的方式滲透進(jìn)入第一涂層，此而防止了鎢微粒的滲透。
根據(jù)本發(fā)明用于生產(chǎn)暗燈絲的方法，用來形成暗涂層的懸浮鍍液的粘滯度，能減小到10至12厘泊(CP)。
揮發(fā)性物質(zhì)的含量，可通過例如先有技術(shù)中已知的測量重量改變的方法來確定，或用另一種方法，該方法包括預(yù)先檢定干燥時(shí)間和揮發(fā)性物質(zhì)的量之間的關(guān)系，測量實(shí)際干燥時(shí)間和從干燥時(shí)間來確定揮發(fā)性物質(zhì)的量。然而，該量確定的方法不限于這些方法。
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中一電子管的一旁熱式陰極的部分?jǐn)嗝嬲晥D。圖2a至圖2e各說明第一涂層在不同的干燥度獲得的燈絲斷面中鎢彌散的情形。圖3是示于圖1的燈絲，沿Ⅲ-Ⅲ線的斷面圖。圖4是一說明第一涂層的干燥度和水含量的關(guān)系的圖表。
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中一電子管的一旁熱式陰極的部分?jǐn)嗝嬲晥D。在此圖中，數(shù)字1為一暗燈絲，該燈絲具有由圍繞在鉬線(未畫出)周圍的鎢線繞成雙螺旋線而制成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，以一種氧化鋁覆蓋在芯線上形成一層12(即第一涂層)此層具有大約0.1毫米的厚度，以含有鎢微粒的氧化鋁進(jìn)一步覆蓋在芯線上，形成暗涂層13，然后藉溶解除去鉬線。數(shù)字2表示一套筒，收容暗燈絲1，3表示一基底金屬，用帽罩的形式遮蓋在套筒2的末端，4表示一電子發(fā)射材料，放置在基底金屬3的上表面。電了發(fā)射材料4由暗燈絲加熱以發(fā)射熱電子。
暗燈絲的制造過程如下一層氧化鋁層12是用熟知的比如電淀積的方法，電淀積在準(zhǔn)備好的雙螺旋鎢芯線11上而形成，該芯線由圍繞在鉬線周圍的鎢線卷繞，而將線11成形為雙螺旋形。然后，以例如甲醇的有機(jī)溶劑洗滌，預(yù)先除去具有低附著力的微粒。這產(chǎn)品用紅外線(IR)燈來干燥。在此步驟中，干燥時(shí)間被控制到比如水的揮發(fā)性物質(zhì)重量的0.5%至1.5%保留在氧化鋁層12中。干燥的方法并不限定，而其他的方法諸如鼓風(fēng)法也可使用。然后，將有氧化鋁層12形成在上面的燈絲浸進(jìn)含有鎢微粒和氧化鋁的粘滯度和比重(液溫25℃)，分別控制在11厘泊(CP)和1.35涂液中，以形成涂層13。以甲醇或其他同類的物質(zhì)和用上面同樣的方法除去具有低附著力的微粒，而得到的產(chǎn)品用一個(gè)紅外線(IR)燈或諸如此類的燈來干燥。然后在例如大約1600℃的高溫下熱處理，以獲得預(yù)期的暗燈絲1。
圖2a至圖2e說明燈絲中鎢分布的各個(gè)結(jié)果，這些燈絲用上面同樣的方法制造，只是用電淀積形成氧化鋁層12后達(dá)到的干燥度變更了，鎢分布是用X射線微量分析儀來檢定。圖2a說明電淀積后未干燥的樣品1的結(jié)果。圖2b至圖2d說明用三個(gè)250瓦紅外線燈于上升到大約100℃的溫度下干燥的各樣品的結(jié)果。圖2b說明干燥30秒的樣品2的結(jié)果，圖2c說明干燥60秒的樣品3的結(jié)果以及圖2d說明干燥300秒的樣品4的結(jié)果。圖2e說明用2.5分鐘加熱到1600℃已熔結(jié)的樣品5的結(jié)果。圖2a至圖2e說明從圖3的沿圖1Ⅲ-Ⅲ線取下的橫截面上，沿著一分析線a-b檢測到的鎢總量。橫坐標(biāo)代表上述分析線的位置，而縱坐標(biāo)代表鎢總量。在圖3中數(shù)字14為一空腔，空腔是用溶解法除去用以繞制芯11的鉬線而形成的。在圖2a至圖2e中A和B分別表示在鎢芯線11中和暗涂層13中的鎢分布。
干燥度和干燥后確定的氧化鋁層12的水含量兩者之間的關(guān)系，表示在圖4和下表中。從圖2a至圖2e顯而易見，在氧化鋁層12中鎢的滲透，在具有0.684%(圖2c)或0.679%(圖2d)的水含量的樣品完全不能分辨出來，而這種滲透在具有1.94%(圖2a)或1.68%(圖2b)的水含量的樣品以及在1600℃通過燒結(jié)，幾乎完全干燥的含水量為重量0.01%的樣品(圖2e)是能辨別出的，如在各圖中用符號C所表示的那樣。表示在圖2a至圖2e的結(jié)果，各為五個(gè)樣品測定結(jié)果的平均值。
從上述結(jié)果顯而易見，當(dāng)干燥度低即水含量過多時(shí)，以及同樣地水含量不足時(shí)，可觀測到鎢的滲透同時(shí)也顯而易見，在防止鎢滲透的適量水存在的情況下，暗涂層13能合意地形成。在經(jīng)過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)后，證實(shí)了保留在里面的揮發(fā)性物質(zhì)的合適量大約是重量的0.5%至1.5%，和證實(shí)了當(dāng)為了控制揮發(fā)性物質(zhì)在此范圍內(nèi)而干燥時(shí)間受到控制時(shí)，盡管采用了低粘滯度的鍍液，也能防止鍍液以及鎢在氧化鋁層12中的滲透。
雖然本發(fā)明在上面敘述的是關(guān)于含有鎢芯線、第一氧化鋁涂層以及含鎢暗涂層的暗燈絲，本發(fā)明的暗燈絲并不受限于此。例如，可以采用任何一般用于燈絲的高熔點(diǎn)的金屬，比如鉬。第一涂層可以用一種熟知的，通常在生產(chǎn)中使用的耐熱絕緣材料，諸如氧化鋯、氧化鈹或三氧化二鉻和二氧化鈦的混合物制成。盡管這些材料，由于它們本身是相當(dāng)軟和多孔的，有必須加熱到大約400℃的高溫，而提高成本的問題，靠加熱到這樣的高溫完成干燥，在本發(fā)明的過程中是不必要的。
另外，第二涂層能使用其他具有高熔點(diǎn)和高發(fā)射能力的物質(zhì)，諸如碳、鈦、鉻和鉬來變暗。同樣地在這種情形下，這些材料在第一涂層的滲透，也能用如上所述的控制第一涂層干燥度的方法來防止。
如上面的詳細(xì)敘述，根據(jù)本發(fā)明的方法，其中暗涂層是在形成暗燈絲第一涂層，且當(dāng)重量的0.5%至1.5%揮發(fā)性物質(zhì)留在第一涂層之后形成的，因?yàn)槟懿捎玫驼硿鹊耐繉右?，干燥步驟的成本能減少，并獲得非常均勻的層厚度。致使燈絲的發(fā)射性能夠穩(wěn)定。
順便提一下，在本發(fā)明的制造暗燈絲的方法中，有關(guān)一般知識和所采用的已知的技術(shù)在本說明書中沒有給予專門敘述。
權(quán)利要求
1.一種制造暗燈絲的方法，其特征在于它包括以下的步驟以一種耐熱絕緣材料，覆蓋到由一種耐熱導(dǎo)電材料制成芯線上，以及以一種包含具有熱發(fā)射能力的耐熱微粒的材料，覆蓋到獲得的在其中留下重量的0.5%至1.5%揮發(fā)性物質(zhì)的絕緣材料的第一涂層上，以形成第二涂層。
2.按照權(quán)利要求
1的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中芯線是由選自含有鎢和鉬的組合的一種材料制成的。
3.按照權(quán)利要求
1的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中第一涂層是由選自含有氧化鋁、氧化鋯、氧化鈹以及三氧化二鉻和二氧化鈦的混合物的組合的一種材料制成的。
4.按照權(quán)利要求
1的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中微粒是選自含有鎢、碳、鈦、鉻和鉬的組合的一種材料的微粒。
5.按照權(quán)利要求
2的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中芯線是由鎢制成的。
6.按照權(quán)利要求
3的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中第一涂層是由氧化鋁制成的。
7.按照權(quán)利要求
4的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中微粒是由鎢制成的。
8.按照權(quán)利要求
1的制造暗燈絲的方法，其特征在于其中芯線和微粒是由鎢制成的，以及第一涂層是由氧化鋁制成的。
專利摘要
一種制造暗燈絲的方法，包括以含有高的熱發(fā)射能力諸如W微粒的耐熱微粒的懸浮液覆蓋在一種絕緣材料制成的第一涂層上，而重量的0.5％至1.5％的例如水的揮發(fā)性物質(zhì)留在第一涂層中，以形成一暗涂層。因?yàn)槟懿捎玫驼硿鹊膽腋∫?，暗涂層的厚度能做到非常均勻，而燈絲的發(fā)射性能能夠穩(wěn)定。
文檔編號C23C24/00GK86103468SQ86103468
公開日1987年1月7日 申請日期1986年5月17日
發(fā)明者小泉幸生, 市原輝俊 申請人:株式會社日立制作所, 日立日進(jìn)電子株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan