Спосіб виготовлення внутрішнього провідного покриття кольорового кінескопа

Запропоноване технічне рішення відноситься до області електричних газорозрядних та вакуумних електронних приладів, зокрема до вибору матеріалів, що наносяться в якості внутрішніх покриттів на колбу кінескопів, а також воно має відношення до порошкової металургії, зокрема до нанесення покриттів з порошків, І може бути використано для виробництва кольорових електронно-променевих трубок (КЕПТ). Відомо, що в маскових кольорових кінескопах на внутрішню поверхню колби наносять електропровідне покриття, з хорошими теплопоглинаючими властивостями, яке створює умови для зниження температури тіньової маски, що нагрівається при поглинанні електронних променів. На сьогодні при нанесенні такого покриття в КЕПТ широко використовуються воднографітові суспензії (аквадаг). Аквадаг наносять на внутрішню поверхню колби, а для покращення його зчеплення Із склом у нього додають, наприклад, силікат натрію або поліакрилову кислоту, які зменшують відшарування покриття. Далі покриття відпалюється на повітрі при Τ = 300-400К, що приводить до видалення води, а також газовиділення з вуглецю. Такий спосіб одержання аквадагового покриття на конусній частині КЕПТ зараз широко застосовується в техніці. Покриття з аквадагу має ряд недоліків, до яких в першу чергу слід віднести велике газовиділення в процесі роботи кінескопа, яке викликає "отруювання" катода і зменшує його ресурс. В кінескопах з аквадаговим покриттям Існує велика ймовірність пробою І витоку струм у у електронній гарматі, які зумовлені наявністю у тр убці вільних часток графіту, утворених при відшаруванні його від поверхні скляної колби в процесі сушки. Для виробництва аквадагової суспензії використовується головним чином колоїднографітовий препарат Іноземного виробництва. Операція нанесення аквадагу на поверхню колби здійснюється вручн у за допомогою спеціальних щіток. Відомо, що електронно-променеві трубки працюють в умовах високого вакууму. Тому стає важливим зменшення навіть дуже малої кількості забруднюючих газів, які можуть залишитись в трубці при її виготовленні. Найбільш перспективним є вибір матеріалів для покриття з покращеними вакуумними властивостями, які можна наносити на конусну частину КЕПТ методом термічного напилення в вакуумі. В якості прототипу вибраний патент США № 3826645, кл. 75.5 R, В 22 f 1/100, публ. 30.07.74. Спосіб виготовлення внутрішнього провідного покриття для КЕПТ, згідно з патентом США № 3826645, включає напилення однорідного шару металу на внутрішню поверхню колби. Для цього випаровувач завантажують сумішшю порошків металів Mg, АІ та Ni. Замість Ni до суміші додають Fe, Co, Ті, Zr або рідкоземельні елементи, які стійкі і мають вищу температур у випаровування ніж Mg. В процесі напилення Mg завдяки високому тиску пари випаровуються раніше ніж АІ, при цьому Ni вступає у взаємодію з АІ. що запобігає утворенню вільних часток АІ, які роз'їдають матеріал капсули і руйнують випаровувач. Головними недоліками цього способу є невисока надійність і невеликий термін експлуатування кольорової електронно-променевої трубки і зумовлені тим, що по-перше, одержане з сплаву Mg-ΑΙ магнієве покриття має дуже низький поверхневий опір, завдяки чому зростає ймовірність пробою в трубці, І, по-друге, воно має достатньо високий коефіцієнт відбиття світла в Інфрачервоній області спектру, тобто має невисокі теплопоглинаючі властивості. Не менш важливим недоліком є також те, що наявність у складі суміші для випаровування АІ потребує застосування більш тугоплавких матеріалів, наприклад, Co, Ті, Zr, Ni, які не розпиляються, а залишаються у випаровувачі як брутто І для повторного використання потребують очищення. Авторам відома публікація [Малниель B.C., Гачкевич А.Р., Сосновый Ю.Р., Терлец-кий Р.Ф., Похмурская Г.В. // Физ.-хим. мех. матер., - 1989, 25, № 4, с. 105-107], де пропонується на внутрішню поверхню конуса КЕПТ наносити покриття з алюмінієвої "черні", тобто проводити напилення АІ у низькому вакуумі (~ 10-1 Па). Але покриття, які одержують у низькому вакуумі, як правило, мають погані адгезійні властивості, І тому цей спосіб не може бути обраний за прототип. Заявлене технічне рішення вирішує завдання підвищення надійності І терміну експлуатації завдяки варіюванню поверхневого опору провідного покриття, а також зниження собівартості КЕПТ завдяки вилученню з використання дорогоцінних матеріалів. Запропонований спосіб нанесення провідного покриття на КЕПТ здійснювали таким чином. У випаровувач засипали дрібнодисперсну суміш SiOxMn 100- x. де 30 ≤ x ≤ 50 мас.%, встановлювали колбу КЕПТ на вакуумний пост І відкачували до 10-3 Па. Далі проводили термічний нагрів випаровувача до температури випаровування спочатку металевої компоненти суміші Μn (Τ = 100 ± 10°С), а при збільшенні температури - до випаровування SiO (Τ = 1080 ± 10°С), внаслідок чого формувалось мета-лодіелектричне покриття, структура якого плавно змінювалась від Μn до SiO. На відміну від прототипу, де при напиленні магнію утворювалось однорідне металеве покриття, запропоноване металодіелектрич-не покриття являло собою негомогенну по товщині структур у Μn - SIO - SiO, що дозволяло варіювати поверхневий опір. Вибір вище вказаного інтервалу значень χ зроблено на підставі одержаних експериментальних даних. Якщо вміст діелектричної компоненти SiO в суміші SiOxMn100- x становить менше 30 мас.%, це приводить до погіршення теплопоглинаючих властивостей одержуваного покриття. При збільшенні вмісту SiO в суміші понад 50 мас.% значно збільшується товщина шару SIO, що не дозволяє одержати провідне покриття з необхідним поверхневим опором. У відповідності з технологічним процесом (на стадії склейки екраномаскового вузла з колбою) покриття проходило відпал на повітрі при Τ = 450°С, що покращувало його адгезію до скла. Металодіелектричне покриття мало відмінні вакуумні властивості як при кімнатній, так і більш високих (450500°С) температурах, що дозволяло повністю позбавитися газовиділення з матеріалу покриття, тобто запобігати "отруювання" катода в КЕПТ. За припущенням авторів запровадження запропонованого способу нанесення покриття термічним напиленням в вакуумі дозволить автоматизувати цей процес, що зробить його більш технологічним з точки зору сучасни х вимог виробництва електронних приладів. Він може бути реалізований на стандартному те хнологічному обладнанні, наприклад, на вакуумних поста х для алюмінування екранів кінескопів. На сьогоднішній день на Україні здійснюється випуск КЕПТ, де в якості конусного покриття використовуються імпортні матеріали (наприклад, аквадаг типу "Hitazol"). Одержання провідного покриття на колбах КЕПТ на базі Mn I SiO, природні запаси яких на Україні необмежені, буде економічно вигідним і таким, що відповідатиме екологічним вимогам виробництва на сучасному етапі. В країнах зарубіжжя розробці покриттів для конусної частини КЕПТ приділяється зараз значна увага. Активно в цій області працюють фірми ФРН, США, Японії. Для цих фірм запропонований металодіелектричний матеріал з відмінними вакуумними властивостями може являти інтерес з точки зору забезпечення надійної і стабільної роботи катодів в КЕПТ, а також збільшення їх робочого ресурсу. Приклад 1. На очищену вн утрішню поверхню колби ЕПТ в вакуумі 10-3 Па напиляли провідне теплопоглинаюче покриття. Напилення проводили термічним випаровуванням дрібнодисперсної суміші порошків Μn і SiO з масовим співвідношенням компонентів 60 та 40 відповідно. Для відстані між випаровувачем та найбільш віддаленими ділянками поверхні конуса 270 мм величина наважки дорівнювала 170 мг. Після напилення на внутрішній поверхні колби утворювалось чорне провідне покриття. Відпал одержаного покриття при Τ =450°С, який передбачений технологічним регламентом, неістотно впливає на величину його поверхневого опору, який складав біля 1 кОм/ і майже не змінився, що свідчить про високу стабільність властивостей покриття. Приклад 2. Нанесення провідного покриття згідно з заявленим способом проводили так, як викладено у прикладі 1. Відмінність полягала в тому, що для покриття використовували суміш SiOxMn100- x, де x = 20, 30, 40, 50, 50 (мас. %). В таблиці наведені дані по залежності адгезії, поверхневого опору R та коефіцієнту відбиття r* темного покриття з внутрішнього боку поверхні кінескопа від складу вихідної суміші SiOxMn100- x. Як випливає з таблиці, для одержання провідного (R-0,5-3 кОм/сі) теплопоглинаю-чого покриття з низьким коефіцієнтом відбивання електромагнітного випромінювання (г* < 10 %) І з міцною адгезією, співвідношення компонентів вихідної суміші SlOxMn 100-x повинні вибиратись з інтервалу 30 ≤ x ≤ 50 мас.%. Міцна адгезія метадодіелектричного покриття, яка виключає відшарування провідних часток і попадання їх у простір між катодом І анодом, оптимальні провідні властивості покриття (поверхневий опір дорівнює декілька кілоом на квадратний сантиметр) - все це разом значно зменшує ймовірність пробою в трубці, внаслідок чого зростає надійність КЕПТ. Крім того, металодіелектричне покриття має відмінні вакуумні властивості, І не дає "газовиділення", а отже не "отруює" катод, завдяки чому з часом не потрібно підвищувати робочу напругу на трубці. Таким чином, виготовлене згідно запропонованого способу покриття має високі експлуатаційні параметри (міцну адгезію, термостійкість, відсутність газовиділення). Ці параметри відтворюються як на стадії одержання покриття так і в процесі експлуатації кінескопа, що робить його роботу більш стабільною.