专利名称：电子枪支撑构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于阴极射线管的电子枪支撑构件及其制造方法。
电子枪支撑构件用于绝缘并固定组成阴极射线管电子枪的金属电极。用燃气喷灯等加热并熔融该支撑构件的表面，再将金属电极的支脚部分嵌入该支撑构件中达一预定深度，然后冷却，固定。该加工步骤称为熔接步骤。此熔接步骤所需的支撑构件表面加热温度通常在1200-1500℃。此处，为了能在预定的时间内将金属电极的支脚部分埋入该支撑构件中达到所希望的深度，需要对燃气中的空气/燃料比或燃气流速进行综合调节。
不同的阴极射线管制造厂商或不同种类的阴极射线管使用了不同的电子枪。这些电子枪具有不同的电极设计形状或不同的电极结构。因此，人们希望该电子枪支撑构件能容易而高精度地模制成各种所需形状。而且，为防止整个支撑构件的过度加热，并为了在高温下仅加热其表面层，而在熔接过程中保持该支撑构件的尺寸精度，必需在该支撑构件中引入细微泡沫。
上述的支撑构件通常以这样的方法制得对作为起始原料的玻璃不是直接模压加工，而是在一次粉碎成细微粉末后，将所得到的玻璃粉末与一模制用粘合剂混合，然后在模中压制，接着是焙烘和烧结。
有时也可使用一种溶剂将该细微玻璃粉末和粘合剂有效地混合均匀。此时该细微玻璃粉末即以浆料形式使用。所述溶剂可以是如水或一种醇，或可以使用一种例如丙酮的有机极性溶剂。
在熔接过程中，一种电极金属在规定的时间内插入该支撑构件达到预定深度。因此，最好是迅速加热该支撑构件的表面，以减少该支撑构件表面的粘性。为达此要求，对加热用燃气喷灯的加热功率虽可作精细调节，以符合电子枪装配速度所要求的熔接时间。然而其存在的问题是由于燃气喷灯的过度加热，很有可能导致支撑构件的局部变形、或者、用于各种不同类型的操作变换也是极为麻烦的。
另一方面，可以理解的是当燃气喷灯加热条件固定不变时，虽也可以针对各种不同型制成含有不同组成的支撑构件。不过，由于各种类型的物理性能(例如热膨胀系数)互不相同，上述这种制作是不切实际的。
本发明系为解决这些问题而作，本发明的目的在于提供一种用于阴极射线管电子枪的支撑构件及其制造方法，所述支撑构件的表面可在规定时间内加热至预定温度，而不需要在电子枪支撑构件的熔接步骤中针对不同类型的阴极射线管改变燃气喷灯的燃烧条件，或也不需改变该支撑构件的主要组成成分。
本发明者们为达到上述目的，进行了广泛的研究，结果发现将很少量的、在上述支撑构件的模制、焙烘温度范围内不会分解、而是只在该支撑构件达到熔接温度时才分解与挥发的一种组份添加至玻璃原料的细微粉末浆料中，由此制作的支撑构件即可在该构件表面邻近处形成致密泡沫层，并容易在该支撑构件的熔接步骤中控制构件表面温度的上升。由此就可使得电极金属的精确插入成为可能。本发明是基于这一发现而完成的。
这样，本发明提供了一种用于电子枪的支撑构件，该支撑构件由包括一种玻璃组份及一种添加剂的组合物模制加工而成。其中，所述的添加剂在模制和加工温度范围内不会分解、而只是在将电极金属埋入该支撑构件表面时所需的温度范围内才首次分解与挥发。
进一步，本发明提供了一种上述电子枪支撑构件的制造方法，该方法包括对在一种溶剂中混合硼硅酸盐玻璃的细微粉末和粘合剂而制得的浆料的模制和焙烘，该硼硅酸盐由59-90％(重量)的二氧化硅、9-40％(重量)的氧化硼及1-10％(重量)的氧化钾组成。所述浆料中还包括基于细微玻璃粉末重量计算的30-350ppm重量的碱土金属的硫酸盐。
以下将参照本发明的优选实施例，更详细地说明本发明。
本发明用来形成电子枪支撑构件的玻璃为硼硅酸盐玻璃，它包括59-90％(重量)的二氧化硅、9-40％(重量)的氧化硼及1-10％(重量)的氧化钾，以通常的方法制得。通常用于电子枪的支撑构件以这样的方法制得将该硼硅酸盐玻璃精细粉碎，如此获得的粉末再与一种有机粘合剂和一种溶剂混合，获得一浆料，然后，将该浆料粒化、干燥，由模压机械模制成设定形状，再经焙烘和烧结。本发明的支撑构件基本上是以类似于这种通常技术而制得。
在本发明中，为制得电子枪支撑构件，首先由传统的方法制得包括上述组份的硼硅酸盐，再由通常的粒化方法将其粒化至1-50μm粒径的细微粉末，得到了细微的玻璃粉末原料。然后再将该细微玻璃粉末加工成浆料。
为形成浆料，将一粘合剂与该玻璃粉末的细微原料一起使用。粘合剂可使用如聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、纤维素或玉米淀粉等有机粘合剂。PEG因其优异的成粒性能和良好的模制可塑性是最为优选的粘合剂，另外也可以使用水作为溶剂。上述粘合剂的使用量并无特别的限制，但通常是以100重量份玻璃粉末的细微原料计使用约3-10重量份的粘合剂。
作为形成所述浆料的溶剂，通常可使用水、醇、丙酮或其它有机极性溶剂。不过从阻燃性、加工效率及废液处理的角度来说，以水为宜。这种溶剂的使用量通常是使浆料的固体成分含量为40-60％(重量)。玻璃粉末细微原料的浆料制作可用通常方法进行，并无特别限制。
本发明的特征在于对例如水的溶剂中或对玻璃粉末细微原料的浆料中所加添加剂的种类及添加量，由此就有可能控制熔接过程中支撑构件表面的温度。
总的说来，这样一种添加剂是形成致密泡沫层的材料，该泡沫层密度为支撑构件自其加热表面向内一定深度处截面中心部位的1.5-3倍，此时的加热条件为以100-110℃/秒的速率，用一燃气/氧混合燃气喷灯迅速加热该支撑构件的表面至1300℃。
特别地，这样的添加剂可以是例如硫酸钠或硫酸钾等的碱金属硫酸盐，例如硫酸镁、硫酸钙或硫酸锶等的碱土金属硫酸盐，或者例如硫酸铝钠或硫酸铝钾等的碱金属硫酸复盐。
在上列各添加剂中，从其在空气中的储存稳定性、水中溶解性以及熔接时所需在1300℃附近的盐的分解温度考虑，特别优选的是使用碱土金属硫酸盐，尤其是硫酸钙。在使用碱土金属硫酸盐时，也可结合一起使用碱金属硫酸盐及/或碱金属硫酸复盐。在本发明以下说明中将参照一碱土金属硫酸盐作为添加剂的典型范例。但是，本发明完全不受该碱土金属硫酸盐的使用的限制。
碱土金属硫酸盐添加量以基于浆料中的细微玻璃粉末重量计最好最好为30-350ppm(计重)。其添加量如小于30ppm，就难于在熔接过程中控制温度。另一方面，如果其使用量超过350ppm，则也不能期望得到更进一步的效果。较理想的使用量为35-200ppm。当将该细微玻璃粉末原料制成浆料时，这样的硫酸盐可以先行溶解于例如所用的溶剂水中，或者，该硫酸盐也可以在浆料形成中或之后直接加入或溶解于一溶剂中。其添加方法并无特别限制。
所获得的细微玻璃粉末原料的浆料可以根据其固体含量的不同浓度进行模制。通常该原料粉末须经粒化处理，以利于粉末的模制过程。作为浆料的粒化方法，可以使用例如滚筒粒化、喷雾粒化或搅拌粒化等方法。但是，优选的是使用喷雾粒化，因它在粉末的模制过程中能对粒化颗粒的堆积特性容易控制，且又适用于粒化产品的质量控制。上述浆料通常粒化至0.05-0.5mm的粒径。
本发明的电子枪支撑构件先用一压制模由模压方法将上述粒化后的细微原料玻璃粉末进行模制，然后再在通常的700-1000℃温度下焙烘和烧结制得。
生成的支撑构件通常含有许多均匀分布在该支撑构件横截面方向上的直径约为0.01-0.05μm的细微泡沫。然而，在熔接过程中，当支撑构件表面在燃气喷灯的加热下再熔融时，支撑构件表面的细微泡沫将从系统中逸出，这样就会在该支撑构件的表面形成低泡沫密度的表面层。
对通常的支撑构件来说，如上所述一旦泡沫消失后，支撑构件玻璃的热传导率就将在该部位增加，由此，由燃气喷灯产生的热能就容易在支撑构件的厚度方向上扩散，因此使该支撑材料表面的温度上升速率逐渐减小。于是就很难在要插入电子枪电极金属的支撑构件表面上，保证获得预定的最终温度和温度上升率。
然而本发明的支撑构件在熔接时，尽管，存在于该支撑构件表面层的泡沫也将消减，但由于添加入本发明支撑构件的细微玻璃粉末原料的浆料中所存留的碱土金属硫酸盐，在燃气喷灯下经历了热分解过程，因而能在该支撑构件表面下一定深处已消减的泡沫层底下，重新形成许多细微泡沫，由此就获得了热绝缘特性。同时，来自燃气喷灯的辐射热被上述形成的泡沫层反射，这样，比起通常未添加硫酸盐的支撑构件表面层，就可能非常显著地改善其温度上升率。再由调节硫酸盐的添加量，就可以达到所需的温度上升率和所希望的最终温度。
为获得如上所述的效果，存留于本发明的支撑构件表面的碱土金属硫酸盐量较好是按碱土金属计含量在9-100ppm重量的范围，按含量硫计在7-80ppm重量的范围。更好的是，它们分别为10-60ppm和8-50ppm的范围。
只要在燃气喷灯加热时能在支撑构件表面下一定深处形成一致密泡沫层，那么也可添加不同于上述碱土金属硫酸盐的其它添加剂，使用粒化成粒和玻璃模制的方法。
如此，采用本发明的电子枪支撑构件，就可能控制熔接加工的速度，而不用改变其中的主要玻璃成分。且因熔接加工时，在支撑构件表面形成的泡沫层起了绝缘层或辐射热反射层的作用，故此时只有插入金属电极的支撑构件表面层才会被有效地加热和熔融，由此即可不削弱整个支撑构件的尺寸精度而能完成熔接操作。
以下，参照实施例和比较实施例进一步对本发明详细说明。不过，本发明不应被理解为仅限制于所述的具体实施例。
实施例1由18％(重量)氧化硼、80％(重量)二氧化硅及2％(重量)氢氧化钾组成的玻璃经熔融、粉化后得到平均粒径为10μm的细微玻璃粉末。将该细微玻璃粉末10kg、PEG0.5kg及硫酸钙0.7g(即，基于细微玻璃粉末计的70ppm)加入10kg水中，接着，混合，搅拌，得到浆料。经喷雾干燥器干燥，得到平均粒径为0.2mm的粒化颗粒，然后，进行加压模制，在900℃下焙烘一小时，得到重为3g的支撑构件单体(厚度4mm，宽度10mm，长度50mm)。所述支撑构件中钙含量为20ppm，硫含量为16ppm。接着，对如此制得的支撑构件从其截面方向作放大30倍的显微观察，由此数得该支撑构件截面中心部位的泡沫密度为310个泡沫/mm2。
然后，用一燃气/氧混合燃气喷灯，以108℃/秒的加热速率焙烘支撑构件表面15秒钟，由此，由一辐射温度计测得支撑构件表面温度为1350℃，该温度适于作熔接加工。此时再显微观察加热后的支撑构件截面，可确认在支撑构件表面约1mm的深处形成了一致密泡沫层。在放大30倍下数得该支撑构件表面约1mm深处的泡沫密度为750个泡沫/mm2。
进而，以与上述相同的方式制得支撑构件表面，并以上述的燃气喷灯进行焙烘，同时用一辐射温度计监测辐射稳定计表面的温度，直至表面温度达1250℃，测得所需时间为11.5秒，适于进行熔接加工。
实施例2除了硫酸钙含量改为0.35g(即，基于细微玻璃粉末计为35ppm)之外，其余如同实施例1，制得单体重为3g的支撑构件。所述支撑构件中钙含量为10ppm，硫含量为8ppm。该支撑构件截面中心部位的泡沫密度为321个泡沫/mm2。
然后，用一如同实施例1中所述的燃气/氧混合燃气喷灯灯，焙烘支撑构件表面15秒钟，并用一辐射温度计测得支撑构件表面温度为1300℃。此时，显微观察加热后的支撑构件截面，由此可确认形成了如同实施例1中所述的致密泡沫层。其泡沫密度为520个泡沫/mm2。
比较实施例1除了不使用硫酸钙之外，其余如同实施例1的方式，制得单体重为3g的支撑构件。所述支撑构件中钙含量为10ppm，硫含量为8ppm。该支撑构件截面中心部位的泡沫密度为310个泡沫/mm2。然后，用一如同实施例1中所述的燃气/氧混合燃气喷灯，焙烘支撑构件表面15秒钟，并用一辐射温度计测得支撑构件表面温度为1260℃。该温度低于熔接操作的最佳温度90℃。此时，显微观察加热后的支撑构件截面，可确认未形成如同实施例1中所述的致密泡沫层。以如同实施例1的方式计数所得泡沫密度为330个泡沫/mm2。
进而，以与上述相同方式制得的支撑构件表面，经上述燃气喷灯焙烘，同时由一辐射温度计监测该支撑构件的表面温度，直至表面温度达1250℃时测得所需时问为14.5秒，比实施例1慢了3秒钟。
比较实施例2除了使用氢氧化钙0.7g以取代硫酸钙之外，其余如同实施例1的方式，制得单体重为3g的支撑构件。该支撑构件截面中心部位的泡沫密度为330个泡沫/mm2。
然后，用一如同实施例1中所述的燃气/氧混合燃气喷灯，焙烘支撑构件表面15秒钟，用一辐射温度计测得支撑构件表面温度为1260℃。此时，如同比较实施例1，未能获得熔接加工用的最佳温度。进而再显微观察加热后的支撑构件截面，如同比较实施例1，也未形成所需的致密泡沫层。数得泡沫密度为308个泡沫/mm2。
使用本发明电子枪用的支撑构件及其制造方法，可以在熔接步骤中，在一预定的时间内将支撑构件的表面温度提高至较高的温度，由此，可以缩短用于将电极金属插入支撑构件表面所需的加热时间。
此时，由于所形成的泡沫层的功能，能有选择地仅仅加热、熔融支撑构件表面的邻近部分，由此，可以保持整个支撑构件的尺寸精度。另外再由改变添加于浆料中硫酸盐的添加量，可以设计上述的加热时间和表面温度，使能达到所需的时间值和温度值要求。
权利要求
1.一种用于电子枪的支撑构件.由包括一种玻璃组份及一种添加剂的组合物模制加工而成；其中，所述添加剂在模制和加工温度范围内不会分解、而只是在将电极金属埋入该支撑构件表面所需的温度范围内才首次分解与挥发。
2.如权利要求1所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述添加剂是形成致密泡沫层的材料，其泡沫密度为支撑构件处自其加热表面向内一定深度的截面中心部位的1.5-3倍，此时，以100-110℃/秒的加热速率，用一燃气/氧混合燃气喷灯迅速加热该支撑构件的表面至1300 C。
3.如权利要求1所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述玻璃成分为硼硅酸盐玻璃，所述的添加剂为金属硫酸盐。
4.如权利要求1所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述的玻璃为由59-90％(重量)的二氧化硅、9-40％(重量)的氧化硼及1-10％(重量)的氧化钾，及9-100ppm重量的碱土金属、7-80ppm重量的硫组成的硼硅酸盐玻璃。
5.如权利要求4所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述的碱土金属为钙。
6.如权利要求1所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述的玻璃为由59-90％(重量)的二氧化硅、9-40％(重量)的氧化硼及1-10％(重量)的氧化钾，及10-60ppm重量的碱土金属、8-50ppm重量的硫组成的硼硅酸盐玻璃。
7.如权利要求6所述的电子枪支撑构件，其特征在于，所述的碱土金属为钙。
8.一种电子枪支撑构件的制造方法，所述方法包括对由在一溶剂中混合硼硅酸盐玻璃的细微粉末和粘合剂而制得的浆料的模制和焙烘，该硼硅酸盐由59-90％(重量)的二氧化硅、9-40％(重量)的氧化硼及1-10％(重量)的氧化钾组成。其中，所述浆料内含有基于细微玻璃粉末重量计算的30-350ppm重量的碱土金属的硫酸盐。
9.如权利要求8所述的电子枪支撑构件的制造方法，其特征在于，所述的浆料经粒化处理，然后模制。
全文摘要
一种电子枪支撑构件,该支撑构件由包括一种玻璃组分及一种添加剂的组合物模制加工而成;其中,所述添加剂在模制和加工温度范围内不会分解,而是在将电极金属埋入该支撑构件表面所需的温度范围内才首次分解与挥发。
文档编号H01J9/00GK1187683SQ97126320
公开日1998年7月15日 申请日期1997年12月25日 优先权日1997年12月25日
发明者佐佐木干夫, 藤浪明, 冲田孝司, 浅井史朗 申请人:旭硝子株式会社