浸渍型阴极单元及其制造方法技术

一种浸渍型阴极结构及制造该结构的方法，该阴极结构能够不利用插入件而牢固将多孔基体金属连接到帽体上并能够通过消除出现有缺陷焊接而提高多孔基体金属和帽体之间的焊接可靠性和生产率，该浸渍型阴极结构包括浸渍以发射材料的多孔基体金属（１１）和使得多孔基体金属（１１）的表面暴露出来并固定多孔基体金属（１１）以便覆盖其底面和侧面的帽体（１２），其中，非多孔致密部分（１４）形成在多孔基体金属（１１）的底面上，紧密配合区域（１６）通过沿着致密部分（１４）的外形压变形帽体（１２）的底部而形成，且帽体（１２）的底部在该紧密配合区域（１６）内焊接到多孔基体金属（１１）的致密部分（１４）上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有浸渍以电子发射材料的多孔金属基底的浸渍型阴极单元，并也涉及一种用于该浸渍型阴极单元的制造方法，且尤其是涉及一种在多孔金属基底和固定该多孔金属基底的帽元件之间的连接结构上进行改进以便覆盖其底面和侧面的浸渍型阴极单元，并还涉及一种用于该浸渍型阴极单元的制造方法。
技术介绍
浸渍型阴极单元在高电流密度下工作，并具有较长的寿命，因此其主要用作要安装到卫星等上的行波管、高质量视频系统的阴极射线管或摄像管所用的电子枪的阴极。浸渍型阴极单元由阴极套筒元件、连接到阴极套筒元件顶部的帽元件12和帽元件中的多孔金属基底构成。多孔金属基底浸渍以电子发射材料。帽元件由难熔材料制成。阴极套筒元件也由难熔材料制成。例如，直径约1mm、厚度约0.4mm且孔隙度约20％的钨(W)烧结的压紧物的多孔小颗粒用作多孔金属基底。该多孔小颗粒是通过将颗粒尺寸例如大约为5μm的钨(W)粉末制成颗粒状，并然后加热以烧结制成颗粒状的钨(W)粉末而形成。钽(Ta)用作帽元件和阴极套筒元件所用材料的难熔材料。已经公知各种通过利用焊接，如电阻焊和激光焊来组装浸渍型阴极单元的方法。图5示出了通过利用电阻焊的方法。如图5所示，由浸渍以电子发射材料的多孔钨(W)小颗粒形成的多孔金属基底1放入钽(Ta)形成的帽元件2中。然后，帽元件2接合在钽(Ta)形成的套筒元件3的上端部之内。然后，套筒元件3的上端部的整个外周被卷边，并通过利用卷边焊接电极4进行电阻焊接，从而连接多孔金属基底1、帽元件2和套筒元件3。另一方面，利用激光焊的方法与上面利用电阻焊的方法类似地进行。即，由浸渍以电子发射材料的多孔钨(W)小颗粒形成的多孔金属基底1放入钽(Ta)形成的帽元件2中，然后，帽元件2接合在钽(Ta)形成的套筒元件3的上端部之内。套筒元件3的整个外周被激光焊接，由此连接多孔金属基底1、帽元件2和套筒元件3。然而，这些方法具有如下的问题在利用电阻焊的方法中，多孔金属基底1的材料和帽元件2的材料不能充分熔化到形成合金的程度。于是，在多孔金属基底1和帽元件2之间的焊接强度较小。结果，在通过这种方法制造浸渍型阴极单元的情况下，阴极温度的老化变化(aged change)较大，导致阻止热电子发射的栅极电压或截止电压显著变化。于是，当浸渍型阴极单元用于电子枪时，不能够实现稳定工作。此外，在这种方法中，套管元件3的整个外周必须卷边，并同时在多个点处电阻焊接，因此，工作总地来说很繁琐，并且工作时间变长。另外，用于电阻焊的电极4必须周期性地更换，导致制造成本提高。另一方面，通过利用激光焊的方法具有如下优点，即，焊接长度可以充分确保超过利用电阻焊的方法。然而，难于控制激光的输出，并存在包含在多孔金属基底内的电子发射材料和激光彼此剧烈作用(电子发射材料被蒸发)的情况，并且在某些情况下，帽元件2被穿孔。为了解决这个问题，考虑到在将多孔金属基底1浸渍以电子发射材料之前焊接多孔金属基底1和帽元件2。但是，如果多孔金属基底1在进行激光焊之后浸渍以电子发射材料，钽(Ta)形成的帽元件被氧化而变得易碎，导致机械强度降低。解决这些问题的方法已经在日本专利公开Hei8-7744和Hei10-106433中提出。图6示出这种方法，其中，厚度约为15到100μm的薄金属箔片5通过激光焊接到多孔金属基底1的底面上，接着带有这个金属箔片5的多孔金属基底1固定在帽元件2中，以便多孔金属基底1的底面和侧面由帽元件2遮盖。在这种条件下，多孔金属基底1和帽元件2通过金属箔片5进行激光焊。多孔金属基底1由多孔钨(W)小颗粒形成，而金属箔片5由难熔材料，如钼(Mo)形成。根据这种金属箔焊接方法(激光焊)，多孔金属基底1和帽元件2可以牢固地连接到一起，尽管不须在其整个外周上焊接帽元件，由此抑制了阴极温度的老化变化，从而减小了截止电压的变化。然而，金属箔片5的使用导致成本增大。此外，需要控制焊接到多孔金属基底1上的金属箔片5的表面的平面度，以便确保多孔金属基底1和帽元件2通过金属箔片5牢固地激光焊接。这种平面度控制难于实现。具体地说，在多孔金属基底1的表面上存在多个孔，因此，箔片5焊接于其上的多孔金属基底1的表面不平整。此外，由于金属箔片5本身非常薄，并因此有些弯曲，金属箔片5的表面不是完全平整。于是，当金属箔片5放置到多孔金属基底1的底面上时，金属箔片5和多孔金属基底1之间产生间隙。如果金属箔片5以存在上述间隙的情况下焊接到多孔金属基底1的底面上，在金属箔片5的表面上呈现出诸如突起和下陷的非平整部分。此外，在将金属箔片5焊接到多孔金属基底1的底面上的过程中，激光在惰性气体，如氩或氮气的气氛下导引到金属箔片5上，从而防止多孔金属基底1和金属箔片5的氧化。然而，焊接后的金属箔片5的表面的平面度随着焊接气氛、惰性气体的喷射速率和方向、激光的照射条件等变化。如果带有金属箔片5的多孔金属基底1固定在帽元件2中以通过激光在金属箔片5表面上存在非平整部分的状态下进行焊接，会存在多孔金属基底1相对于帽元件2倾斜的情况，导致帽元件2由于激光照射而穿孔。帽元件2的穿孔导致在利用包含这种浸渍型阴极单元的电子枪的情况下通过这个穿孔向加热器产生泄漏电流的问题，从而不能实现稳定工作。此外，如果多孔金属基底1相对于帽元件2倾斜，易于产生由于出现非焊接部分而造成的焊接缺陷，导致多孔金属基底1有可能与帽元件2分离。即使帽元件2以这种倾斜状态焊接到多孔金属基底1上，倾斜的多孔金属基底1可能与要与多孔金属基底1分隔开给定距离(例如100μm)的栅极接触，结果，作为产品的电子枪成为带有缺陷的，从而不能发射热电子，并且不能执行电子枪的功能。于是，本专利技术的目的是提供一种，其中，多孔金属基底和帽元件可以在不利用导致成本上升的诸如金属箔片的插入件的情况下牢固地焊接到一起。本专利技术的另一目的是提供一种，其中，多孔金属基底和用于固定多孔金属基底的帽元件的形状得以优化，由此消除了焊接缺陷的存在，并于是改善了多孔金属基底和帽元件之间的可靠性和生产率。本专利技术再一目的是提供一种，其中，可以缩短多孔金属基底和帽元件之间焊接所需的时间，由此降低制造成本。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种浸渍型阴极单元，其包括浸渍以电子发射材料的多孔金属基底和用于固定多孔金属基底以便覆盖多孔金属基底的底面和侧面并暴露出多孔金属基底的前表面的帽元件，其特征在于，致密部分形成在多孔金属基底的底面上，并在于帽元件的底部受压而变形，从而遵循致密部分的形状，由此形成紧密接触区域，并且在于帽元件的底部和多孔金属基底的致密部分在紧密接触区域处焊接到一起。通过这种结构，一部分多孔金属基底为非多孔的致密部分，而帽元件的底部受压而变形，从而遵循致密部分的形状，由此在多孔金属基底和帽元件之间形成紧密接触区域。然后，多孔金属基底和帽元件在这个紧密接触区域处焊接到一起。于是，帽元件和多孔金属基底可以通过激光焊等牢固地连接到一起，而不用诸如金属箔片的插入件。优选地是，多孔金属基底的致密部分形成有凸起部分，帽元件的底部形成有适于与致密部分的凸起部分形成接触的突出接触部分，并且紧密接触区域是通过挤压突出接触部分以使之变形从而遵循致密部分的凸起部分形状而形成。通过这种结构，多孔金属基底的致密部分具有凸起部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸渍型阴极单元，包括浸渍以电子发射材料的多孔金属基底和用于固定所述多孔金属基底以便遮盖所述多孔金属基底的底面和侧面并暴露所述多孔金属基底的前表面的帽元件，其特征在于，在所述多孔金属基底的底面上形成致密部分，且所述帽元件的底部受压变形，以遵循所述致密部分的形状，由此形成紧密接触区域，并且，所述帽元件的底部和所述多孔金属基底的所述致密部分在所述紧密接触部分处焊接到一起。

【技术特征摘要】
JP 2000-12-27 396980/001.一种浸渍型阴极单元，包括浸渍以电子发射材料的多孔金属基底和用于固定所述多孔金属基底以便遮盖所述多孔金属基底的底面和侧面并暴露所述多孔金属基底的前表面的帽元件，其特征在于，在所述多孔金属基底的底面上形成致密部分，且所述帽元件的底部受压变形，以遵循所述致密部分的形状，由此形成紧密接触区域，并且，所述帽元件的底部和所述多孔金属基底的所述致密部分在所述紧密接触部分处焊接到一起。2.如权利要求1所述的浸渍型阴极单元，其中，所述多孔金属基底的所述致密部分形成有凸起部分，所述帽元件的底部形成有突出接触部分，该突出接触部分适于与所述致密部分的所述凸起部分形成接触，且所述紧密接触区域是通过挤压所述突出接触部分而使之变形，从而遵循所述致密部分的所述突起部分的形状而形成。3.如权利要求1或2所述的浸渍型阴极单元，其中，所述多孔金属基底的所述致密部分的厚度至少大于10μm。4.如权利要求2或3所述的浸渍型阴极单元，其中，所述多孔金属基底的所述致密部分的宽度“r”、所述致密部分的所述凸起部分的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：今林大智，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]