浸渍型阴极的制造方法技术

提供电子初始发射、寿命和电子枪的绝缘性能方面优良，适于批量生产的浸渍型阴极的制造方法。金属粉末烧结体的块内部有孔隙，用电子发射物质２填满其孔隙，使孔隙率随着从电子发射面３向反向面进展而连续变高。由于未形成块内部孔隙率不连续面，产生自由Ｂａ的化学反应连续顺利地进展。由于不必使用多种粒径分布的原材料粉末，能够简化制造工艺。使孔隙率和孔隙率分布在一定范围内，使寿命特性等诸性能良好。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电子管的。
技术介绍
浸渍型阴极具有在多孔性金属烧结体(块)的孔隙中浸渍电子发射物质的基本结构。在制造浸渍型阴极中，首先把钨等高熔点金属粉末模压成形，然后烧结，形成具有带适当孔隙的还原性基体。接着，如果在基体的孔隙中熔融浸渍以BaO、CaO和Al2O3为主要成分的电子发射物质，便完成阴极块。在该阴极块中，浸渍与烧结体体积和孔隙率即孔隙体积对应的电子发射物质量。下面，说明阴极块的工作原理。通过高温激活，阴极块的BaO在块中被还原，形成自由Ba。该自由Ba在孔隙中热扩散，到达表面。然后，通过在块表面上的热扩散，在块表面形成Ba单原子层。此时，在依赖于块的温度的与来自单原子层的Ba蒸发量和来自块内部的Ba供给量之差相对应的面积上扩大单原子层。该Ba单原子层使与电子发射有关的有效功函数从块形成金属自身的4～5eV下降到约2eV，从而提供良好的热电子发射。工作时，如果来自块内部的Ba供给较少，不能形成必要的充分面积的Ba单原子层，则发射不足。此外，产生激活时需花费时间等弊病。相反地，如果Ba供给过多，那么使从表面的蒸发增加，在短时间内消耗了块内部的浸渍BaO，使寿命变短。而且，蒸发Ba附着在对面的电极上，产生成为引起不期望的电子发射的原因等的弊病。浸渍型阴极工作的最重要之处在于可尽快形成必要而充分的Ba单原子层，并能长时间保持。形成Ba单原子层的主要因素是浸渍BaO量、由浸渍BaO的块产生的还原速度、孔隙中自由Ba的热扩散速度和在电子发射面的Ba的表面热扩散速度。而且，控制这些动作的设计参数是电子发射物质浸渍量、块的孔隙率和其空间分布、及电子发射面的清洁度即有没有附着多余电子发射物质。能够精密地并且离散较小地控制这些参数，成为批量生产上最重要的课题。根据上述原理的背景，在特公昭44-10810号公报中披露了一种能够抑制多余电子发射物质的蒸发，使电子枪的绝缘部分的漏电流较小，并且可长时间维持良好的Ba单原子层，延长其寿命的浸渍型阴极。该建议以阴极块的电子发射面侧作为低孔隙率的第一层来抑制蒸发，通过在其下面配置高孔隙率的第二层的两层结构，即使在第一层的Ba供给能力耗尽以后(寿命结束后)，也能够从第二层向第一层进行Ba供给，使原来的第一层的寿命得以延长。再有，在特开平6-103885号公报上提出了为了容易地进行浸渍后附着的多余电子发射物质的去除，使基体的表面粗糙度在5μm以下，最好是完全平面的建议。此外，在特开昭58-87735号公报中提出了为了确保电子发射物质浸渍量，在各个块的上表面上装载压制的电子发射物质，进行熔融浸渍的制造方法。此外，在特开平6-103885号公报中披露了通过分级块金属原料粉末，控制块的孔隙率，进行电子发射物质浸渍量的稳定批量生产。此外，为了除去浸渍后附着的多余电子发射物质，以往还提出过使用毛刷、金属引针等机械方法、采用切削等的研磨、在水中的超声波清洗等建议。再有，在特开昭50-103967号公报中披露了一种把每个块设置在特殊的模具上，在清洁的水中进行超声波清洗的方法。然而，在上述现有的浸渍型阴极中，存在以下的问题。(1)如果块有两层结构，为了制造它，必须使用粒度分布不同的两种原料粉末，同时进行两次模压成形，生产工艺复杂。(2)在对每个块进行一次处理，同时把原料粉末分级的方法中，生产率较低，批量生产困难。(3)用毛刷、金属引针等机械地除去多余电子发射物质的方法，实施较困难，并且由于需要对每个块进行处理，所以批量生产困难。(4)在每个特殊的模具中设置一个烧结后的块的工艺较繁杂，并且仅在超声波清洗中为了完全除去多余电子发射物质就必须进行1小时以上的清洗，因而批量生产困难。
技术实现思路
为了解决上述现有的问题，本专利技术的目的在于提供一种随着从电子发射面向深度方向的推进，连续地增大多孔性金属烧结体的孔隙率，从而使电子初始发射性能、寿命性能和电子枪的绝缘性能优良，并且适于批量生产的。为了实现上述目的，本专利技术的第一方案的浸渍型阴极配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分中浸渍电子发射物质的阴极块，其特征在于，随着从电子发射面向深度方向的进展，使多孔性金属烧结体的孔隙率连续地增大。按照上述的浸渍型阴极，由于未形成块内部的孔隙率的不连续面，所以产生自由Ba的化学反应在所有块上连续，并且平滑地进展。而且，由于不必使用多种类的粒度分布的原料粉末，所以能够简化制造工艺。在上述第一方案的浸渍型阴极中，所述多孔性金属烧结体的电子发射面的孔隙率为12.5～25体积％，所述电子发射面附近的孔隙率与其背面侧附近的孔隙率的差在5～25体积％的范围内，并且所述电子发射面的背面孔隙率不足40体积％较好。按照所述的浸渍型阴极，能够获得良好的寿命特性。此外，所述阴极块的电子发射面的表面粗糙度的最大高度在5～20μm的范围内较好。按照所述的浸渍型阴极，能够提高发射性能。再有，本专利技术的第一方案的，该浸渍型阴极配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分中浸渍电子发射物质的阴极块，所述方法的特征在于包括称量金属原料粉末的称量工序；将上述金属原料粉末模压成形而形成多孔性基体的模压成形工序；烧结上述多孔性基体形成多孔性金属烧结体的烧结工序；和将上述多孔性金属烧结体的孔隙部浸渍电子发射物质的浸渍工序；其中，在把所述金属原料粉末填充在磨切(すりきり)用的夹头后，由磨切秤量(すりきり秤量)填充在模具中，由冲头进行模压成形，朝向所述夹头的所述模具表面的接触面呈圆环形状，并且所述夹头的外侧面包含使前端部分与所述模具表面连接的倾斜面。按照上述的，由于能够正确地进行磨切秤量，能够以模压模具内部填充的原料粉末的粒度分布正确地反映夹头内的原料粉末的粒度分布，所以能够减小块的孔隙率和电子发射物质的浸渍量的制造偏差。在所述第一方案的浸渍型阴极制造方法中，所述圆环形状的内周直径在块直径的10～20倍的范围内，所述圆环形状的外周直径在所述内周直径的1.05～1.3倍的范围内，所述倾斜面与所述模具表面的夹角在40～80°的范围内就可以。此外，使所述夹头中填充的金属原料粉末的量与阴极块的200个～800个的量相当就可以。此外，把磨切秤量和模压时的所述金属原料粉末加热至50～100℃范围内的温度就可以。此外，以冲头与金属原料粉末接触的面作为阴极块的电子发射面，冲头与金属原料粉末接触时的冲头相对于模具的相对速度在0.5～5cm/s的范围内，并且加压时间在1～7秒的范围内就可以。再有，本专利技术的第二方案的是配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分中浸渍电子发射物质的阴极块的，所述方法的特征在于包括称量金属原料粉末的称量工序；将上述金属原料粉末模压成形而形成多孔性基体的模压成形工序；烧结上述多孔性基体形成多孔性金属烧结体的烧结工序；和将上述多孔性金属烧结体的孔隙部浸渍电子发射物质的浸渍工序；其中，通过调节模压压力，控制模压成形后的所述多孔性基体的平均孔隙率，通过调节烧结温度，控制烧结后的所述多孔性金属烧结体的平均孔隙率。按照上述的，不使用粒度分布不同的原料粉末，并且不必多层地成形，就能够用通常的工艺容易地控制所有块的平均孔隙率。在上述第二方案的中，在所述模压成形工艺中，最好通过调节冲头的下降速度和加压时间，控制所述多孔性金属烧结体的孔隙率分布。按照上述的，不使用粒度分布不同的原料粉末，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸渍型阴极的制造方法，该浸渍型阴极配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分上浸渍电子发射物质的阴极块，所述方法的特征在于包括：称量金属原料粉末的称量工序；将上述金属原料粉末模压成形而形成多孔性基体的模压成形工序；烧结上述 多孔性基体形成多孔性金属烧结体的烧结工序；和将上述多孔性金属烧结体的孔隙部浸渍电子发射物质的浸渍工序；其中，在把所述金属原料粉末填充在磨切用的夹头中后，由磨切秤量填充在模具中，由冲头进行模压成形，使对所述夹头的所述模具表面的 接触面呈圆环形状，并且所述夹头的外侧面包括前端部分与所述模具表面连接的倾斜面。

【技术特征摘要】
JP 1997-7-9 184023/971.一种浸渍型阴极的制造方法，该浸渍型阴极配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分上浸渍电子发射物质的阴极块，所述方法的特征在于包括称量金属原料粉末的称量工序；将上述金属原料粉末模压成形而形成多孔性基体的模压成形工序；烧结上述多孔性基体形成多孔性金属烧结体的烧结工序；和将上述多孔性金属烧结体的孔隙部浸渍电子发射物质的浸渍工序；其中，在把所述金属原料粉末填充在磨切用的夹头中后，由磨切秤量填充在模具中，由冲头进行模压成形，使对所述夹头的所述模具表面的接触面呈圆环形状，并且所述夹头的外侧面包括前端部分与所述模具表面连接的倾斜面。2.如权利要求1所述的浸渍型阴极的制造方法，其特征在于，所述圆环形状的内周直径在块直径的10～20倍的范围内，所述圆环形状的外周直径在所述内周直径的1.05～1.3倍的范围内，所述倾斜面与所述模具表面构成的角在40～80°的范围内。3.如权利要求1所述的浸渍型阴极的制造方法，其特征在于，在所述夹头中填充的金属原料粉末的量与200～800个阴极块的量相当。4.如权利要求1所述的浸渍型阴极的制造方法，其特征在于，以50～100℃范围内的温度加热磨切秤量时和冲压时的所述金属原料粉末。5.如权利要求1所述的浸渍型阴极的制造方法，其特征在于，以冲头与金属原料粉末的接触面作为阴极块的电子发射面，冲头与金属原料粉末接触时，冲头相对于模具的相对速度在0.5～5cm/s的范围内，并且加压时间在1～7秒的范围内。6.一种浸渍型阴极的制造方法，该浸渍型阴极配有在多孔性金属烧结体的孔隙部分上浸渍电子发射物质的阴极块，所述方法的特征在于包括称量金属原料粉末的称量工序；将上述金属原料粉末模压成形而形成多孔性基体的模压成形工序；烧结上述多孔性基体形成多孔性金属烧结体的烧结工序；和将上述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川智，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]