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JP2008108580A - Electrode for cold-cathode fluorescent lamp - Google Patents

Electrode for cold-cathode fluorescent lamp Download PDF

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JP2008108580A
JP2008108580A JP2006290465A JP2006290465A JP2008108580A JP 2008108580 A JP2008108580 A JP 2008108580A JP 2006290465 A JP2006290465 A JP 2006290465A JP 2006290465 A JP2006290465 A JP 2006290465A JP 2008108580 A JP2008108580 A JP 2008108580A
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Japan
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electrode
carbide
cold cathode
fluorescent lamp
powder
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JP2006290465A
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Japanese (ja)
Inventor
Zenzo Ishijima
善三 石島
Hiroshi Ishii
啓 石井
Masahiro Okahara
正宏 岡原
Narutoshi Murasugi
成俊 村杉
Yasunobu Tawa
靖展 多和
Tsunenari Saito
恒成 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bottomed cylindrical electrode for a cold cathode fluorescent lamp, wherein coarsening of crystal grains called secondary recrystallization is prevented even under an environment in which high temperature heat history is applied, to enhance a product life, and to further enhance discharge characteristics for realizing high luminance and low power consumption. <P>SOLUTION: This electrode for the cold cathode fluorescent lamp provides a metallic structure in which metal carbide and pores are dispersed in the matrix of Mo and W, and the amount of the metal carbide is 1-50 vol.% and its density ratio is 80-96%. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明用光源や、パソコンのモニタ、液晶テレビ、カーナビゲイションシステム用の液晶ディスプレイ等のバックライト等に用いられる冷陰極蛍光ランプに係り、特にこれに好適な冷陰極蛍光ランプ用電極に関するものである。   The present invention relates to a cold cathode fluorescent lamp used for an illumination light source, a backlight of a personal computer monitor, a liquid crystal television, a liquid crystal display for a car navigation system, and the like. It is about.

冷陰極蛍光ランプは、図1に示すように、ガラス管1内に、端子2で外部に接続された電極3が両端に配置された構造をしており、このガラス管1の内面に蛍光体4を塗布するとともに、希ガスと微量の水銀からなる封入ガス5を封入して構成されている。この両端の電極3に高電界を加えて低圧の水銀蒸気中でグロー放電を発生させ、この放電により励起された水銀が紫外線を発生するとともに、この紫外線によりガラス管1内面の蛍光体4を励起して発光させるものである。ここで用いられる電極は、近年ではホローカソード効果が得られる有底円筒状に形成したものが用いられている。この場合、端子2は有底円筒状電極3の底部にろう付け等で接着される。   As shown in FIG. 1, the cold cathode fluorescent lamp has a structure in which electrodes 3 connected to the outside by terminals 2 are arranged at both ends in a glass tube 1. 4 and a sealed gas 5 composed of a rare gas and a small amount of mercury are sealed. A high electric field is applied to the electrodes 3 at both ends to generate a glow discharge in a low-pressure mercury vapor. The mercury excited by the discharge generates ultraviolet rays, and the ultraviolet rays on the inner surface of the glass tube 1 are excited by the ultraviolet rays. To emit light. In recent years, the electrodes used here are formed in a bottomed cylindrical shape capable of obtaining a hollow cathode effect. In this case, the terminal 2 is bonded to the bottom of the bottomed cylindrical electrode 3 by brazing or the like.

このような仕組みの冷陰極ランプは、近年、液晶ディスプレイのバックライト用光源として用いられており、また、最近では、液晶テレビやカーナビゲイションシステムの液晶ディスプレイ等にも適用され、ますますその需要が拡大している。さらに、1製品に使用される冷陰極蛍光ランプの本数も15インチ以下の液晶ディスプレイ等では概ね1本であるが、大型モニタやテレビ用では必要な輝度が得られないことから複数本の冷陰極蛍光ランプが使用される。このため需要の拡大は急激に行われている。   In recent years, cold cathode lamps with such a structure have been used as a light source for backlights of liquid crystal displays, and recently, they are also applied to liquid crystal displays for liquid crystal televisions and car navigation systems, and the demand for them is increasing. Is expanding. Furthermore, the number of cold cathode fluorescent lamps used in one product is approximately one for a liquid crystal display or the like of 15 inches or less, but a plurality of cold cathodes cannot be obtained because the required brightness cannot be obtained for large monitors and televisions. A fluorescent lamp is used. For this reason, demand is growing rapidly.

上記のように需要が拡大している冷陰極蛍光ランプではあるが、液晶ディスプレイ等の性能向上の要求において、冷陰極蛍光ランプおよびこれに用いられる電極について、下記の事項が要求されている。
(1)製品の薄型化および軽量化の要求から、冷陰極蛍光ランプについても、小径化が要求されているとともに、それにともない、電極についてもより一層の小型化の要求がなされており、造形性が優れていることが求められる。
(2)液晶ディスプレイ等においては低消費電力化が求められ、冷陰極蛍光ランプの高効率化が求められている。ランプの輝度はランプ内径にほぼ反比例して増加することから小型化が進められていることに加え、電極については、より電子放出性の高い材料、すなわち仕事関数が低く陰極降下電圧の低い材料の適用が求められている。
(3)液晶ディスプレイ等においてはランプ1本につきインバータが1台必要となる。このため、冷陰極蛍光ランプが高輝度化すれば液晶ディスプレイ1台あたりのランプ使用数を低減でき同時にコスト低減ができる。この観点からも冷陰極蛍光ランプについて高輝度化が求められ、電極については陰極効果電圧の低い材料の適用が求められている。
(4)液晶ディスプレイの製品寿命は、冷陰極蛍光ランプの寿命が主要因となるため、冷陰極蛍光ランプにはより一層の長寿命が要求されている。このため電極としてはスパッタされ難い材料の適用が望まれている。
(5)液晶ディスプレイ等においては、製造各社の競争が激しく、上記(1)〜(4)の特性を満足しても、高コストであっては製品として成り立たないため、できるだけ安価であることが望まれている。
Although it is a cold cathode fluorescent lamp whose demand is expanding as described above, the following matters are required for the cold cathode fluorescent lamp and the electrodes used therefor in order to improve the performance of liquid crystal displays and the like.
(1) Due to the demand for thinner and lighter products, cold cathode fluorescent lamps are also required to have a smaller diameter, and with this, electrodes are required to be further reduced in size. Is required to be excellent.
(2) Low power consumption is required for liquid crystal displays and the like, and high efficiency of cold cathode fluorescent lamps is required. In addition to the progress of miniaturization since the lamp brightness increases almost inversely with the lamp inner diameter, the electrode is made of a material having a higher electron emission property, that is, a material having a low work function and a low cathode fall voltage. Application is required.
(3) A liquid crystal display or the like requires one inverter per lamp. For this reason, if the brightness of the cold cathode fluorescent lamp is increased, the number of lamps used per liquid crystal display can be reduced and the cost can be reduced at the same time. From this point of view, it is required to increase the brightness of the cold cathode fluorescent lamp, and the electrode is required to be applied with a material having a low cathode effect voltage.
(4) Since the product life of the liquid crystal display is mainly caused by the life of the cold cathode fluorescent lamp, the cold cathode fluorescent lamp is required to have a longer life. For this reason, application of a material that is difficult to be sputtered is desired as the electrode.
(5) In liquid crystal displays and the like, the competition among manufacturers is intense, and even if the characteristics (1) to (4) are satisfied, they cannot be realized as a product at a high cost. It is desired.

冷陰極蛍光ランプ用の電極材料としては、従来、加工が容易で安価なニッケルが用いられてきたが、ニッケル電極では、高輝度化のため電子放出量を増加させようとして放電電流を上昇させると、ニッケル電極が管内の気体イオンによりスパッタされ、電極の消耗が激しく寿命が短くなってしまうといった問題を有している。また、放電電流の上昇は、消費電力の増加を招き、このことからもニッケルに変わる、より陰極降下電圧の低い材料の電極への適用が求められている。   As an electrode material for a cold cathode fluorescent lamp, nickel that has been conventionally easy to process and has been inexpensive has been used. However, with a nickel electrode, if the discharge current is increased in order to increase the amount of electron emission for higher brightness, The nickel electrode is sputtered by the gas ions in the tube, and there is a problem that the life of the electrode is severely shortened. Further, the increase in the discharge current causes an increase in power consumption, and from this, the application to an electrode made of a material having a lower cathode fall voltage, which is changed to nickel, is demanded.

また、有底円筒状ニッケル電極の内周面に、ニッケルより仕事関数の低い物質層を設け、電子の放出量を増加させたものが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。ただし、このような電極においては、仕事関数の低い物質層を被覆する工程が必要であり、また、電極の基材がニッケルであるため損耗し易く、最近では底厚を大きくすることで製品化したものが登場してきているが、上記の要求事項の全てを満足するものではない。   Also, a material layer having a lower work function than nickel on the inner peripheral surface of a bottomed cylindrical nickel electrode to increase the amount of emitted electrons has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). . However, such an electrode requires a process of coating a material layer having a low work function, and is easily worn out because the electrode base material is nickel. Recently, it has been commercialized by increasing the bottom thickness. Although these have appeared, they do not satisfy all of the above requirements.

さらに、仕事関数が低く、かつスパッタリングされ難い高融点の金属として、モリブデンやタングステンを電極材料に適用する試みもなされている。具体的には、電極材料としてモリブデンを適用した冷陰極蛍光ランプ用の電極は、モリブデンの圧延板から打ち抜き−深絞りによって有底円筒状に造形したものであり、ニッケルより高融点かつ放電特性に優れるため、上記(1)〜(5)の要求を満足するものである。   Furthermore, attempts have been made to apply molybdenum or tungsten to the electrode material as a high melting point metal that has a low work function and is difficult to be sputtered. Specifically, an electrode for a cold cathode fluorescent lamp using molybdenum as an electrode material is formed from a molybdenum rolled plate by punching-deep drawing into a bottomed cylindrical shape, which has a higher melting point and discharge characteristics than nickel. In order to be excellent, the above requirements (1) to (5) are satisfied.

しかしながら、モリブデンの圧延板は異方性が出やすいことや、延性に乏しいことから塑性加工が困難であり、さらに材料歩留まりが悪いことから高コストとなっており、上記(5)については要求を満たすものではない。また、造形法の制限から円筒部と底部の厚さの比がおよそ1:2のものしか得られず、形状の設計自由度が制限がある。また、タングステンの電極への適用は、タングステンが硬くかつ延性に乏しいため、深絞り加工が不可能で、現実には量産に至っていない。   However, the rolled sheet of molybdenum is easily anisotropic and has poor ductility, so that it is difficult to perform plastic working, and further, the material yield is low, resulting in high costs. It does not meet. Further, only a ratio of the thickness of the cylindrical portion and the bottom portion of about 1: 2 can be obtained due to the limitation of the modeling method, and the design freedom of the shape is limited. In addition, application of tungsten to an electrode is difficult because of the fact that tungsten is hard and has poor ductility, so that deep drawing cannot be performed, and the mass production has not actually been achieved.

特開平10−144255号公報JP-A-10-144255 特開2002−289138号公報JP 2002-289138 A

近年、液晶ディスプレイ等においては、上記(1)〜(5)の要求、すなわち小型化・高輝度化・低消費電力化がより高まってきており、放電特性に優れた電極材料が待ち望まれている。   In recent years, in liquid crystal displays and the like, the demands of the above (1) to (5), that is, downsizing, high luminance, and low power consumption are increasing, and an electrode material having excellent discharge characteristics is desired. .

ところで、上記のモリブデンやタングステンについて、その放電特性を調査すべく、テストサンプルレベルで上記のモリブデンまたはタングステンの圧延板により一端が開口した有底円筒形状の電極を作成して放電試験を行ったところ、一部の電極において底部でスパッタリングによると考えられる大きな破壊孔を示すものが認められた。この原因について調査したところ、モリブデンやタングステンは高融点金属であるが、一端が開口した有底円筒形状の電極においては水銀蒸気が電極底部まで届き難く、希ガス放電となって電極に高温の熱履歴が加えられ、この高温の熱履歴により二次再結晶化といわれる結晶粒の粗大化が生じたこと、またこのように粗大化された結晶粒を呈する電極では、放電電流が上昇すると、高融点金属を用いているにもかかわらず、容易にスパッタリングによる材料の飛散が発生し、上記の破壊が生じたことが判明した。   By the way, in order to investigate the discharge characteristics of the above molybdenum and tungsten, a discharge test was performed by creating a bottomed cylindrical electrode having one end opened with the above molybdenum or tungsten rolled plate at the test sample level. Some of the electrodes showed large fracture holes considered to be due to sputtering at the bottom. As a result of investigating the cause, molybdenum and tungsten are refractory metals. However, in a bottomed cylindrical electrode with one open end, mercury vapor is difficult to reach the bottom of the electrode, resulting in a rare gas discharge and high temperature heat. A history was added, and this high-temperature thermal history caused crystal grain coarsening called secondary recrystallization, and in the electrode having such coarse crystal grains, when the discharge current increased, Despite the use of a melting point metal, it was found that the material was easily scattered by sputtering and the above destruction occurred.

そこで、本発明は、高温の熱履歴が加わる環境下でも二次再結晶化といわれる結晶粒の粗大化を防止して製品寿命を向上させるとともに、高輝度化や低消費電力化のためより一層の放電特性を向上させた有底円筒状の冷陰極蛍光ランプ用電極を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention prevents the coarsening of crystal grains, which is called secondary recrystallization even in an environment where a high temperature thermal history is applied, thereby improving the product life and further increasing the brightness and power consumption. It is an object of the present invention to provide a bottomed cylindrical cold cathode fluorescent lamp electrode having improved discharge characteristics.

本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極は、MoまたはWの基地中に、金属炭化物と気孔が分散する金属組織を呈し、前記金属炭化物の量が1〜50体積%で、かつ密度比が80〜96%であることを特徴としている。また、本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極の他の態様は、Wを含有するMo合金相と、Moを含有するW合金相とからなる斑状組織の基地中に、金属炭化物と気孔が分散する金属組織を呈し、MoとWの量は、体積比で、Mo:W=10:90〜90:10であるとともに、前記金属炭化物の量が1〜50体積%であり、かつ密度比が80〜96%であることを特徴としている。   The electrode for a cold cathode fluorescent lamp of the present invention exhibits a metal structure in which metal carbide and pores are dispersed in a Mo or W base, the amount of the metal carbide is 1 to 50% by volume, and the density ratio is 80 to 80%. It is characterized by 96%. In another aspect of the cold cathode fluorescent lamp electrode of the present invention, metal carbides and pores are dispersed in a patchy texture matrix composed of a Mo alloy phase containing W and a W alloy phase containing Mo. It exhibits a metal structure, and the amount of Mo and W is a volume ratio of Mo: W = 10: 90 to 90:10, the amount of the metal carbide is 1 to 50% by volume, and the density ratio is 80. It is characterized by -96%.

さらに、本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極においては、さらに5質量%以下のNiを含むものであることが好ましく、また、平均結晶粒径が3〜10μmであり、最大結晶粒径が20μm以下であることが好ましい。   Furthermore, the electrode for the cold cathode fluorescent lamp of the present invention preferably further contains 5% by mass or less of Ni, the average crystal grain size is 3 to 10 μm, and the maximum crystal grain size is 20 μm or less. It is preferable.

本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極によれば、MoまたはWの基地中に、もしくはWを含有するMo合金相とMoを含有するW合金相とからなる斑状組織の基地中に、仕事関数の小さい金属炭化物を分散させた金属組織を形成させることにより、放電特性をより一層向上させるとともに、高温の熱履歴が加わる環境下でも二次再結晶化といわれる結晶粒の粗大化を抑制し、放電電流の上昇に伴うスパッタリングの発生を防ぐことができ、これにより、電極の製品寿命を向上することができる。   According to the electrode for a cold cathode fluorescent lamp of the present invention, the work function of the base of Mo or W, or the base of a patchy tissue composed of the Mo alloy phase containing W and the W alloy phase containing Mo is obtained. By forming a metal structure in which small metal carbides are dispersed, the discharge characteristics are further improved, and even in an environment where high-temperature thermal history is applied, coarsening of crystal grains, which is called secondary recrystallization, is suppressed. Sputtering due to an increase in current can be prevented, and thereby the product life of the electrode can be improved.

本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極においては、基地として仕事関数が低くかつ高融点のモリブデンまたはタングステンを用いることで電極の放電特性を確保するとともに、仕事関数がより低くかつ安定な金属炭化物を基地中に分散させることで電極の放電特性をより向上させるとともに、基地中に分散する金属炭化物のピンニング効果により結晶粒の二次再結晶化を抑制することができる。   In the electrode for the cold cathode fluorescent lamp of the present invention, the discharge characteristics of the electrode are ensured by using molybdenum or tungsten having a low work function and a high melting point as a base, and a stable metal carbide having a lower work function and a base is used. Dispersion in the electrode can further improve the discharge characteristics of the electrode and can suppress secondary recrystallization of crystal grains due to the pinning effect of the metal carbide dispersed in the matrix.

このような金属組織を呈する冷陰極蛍光ランプ用電極は、仕事関数が低くかつ高融点のモリブデン粉末またはタングステン粉末に炭化物粉末を混合した原料粉末を焼結することで得ることができる。また、原料粉末を焼結することで得られる冷陰極蛍光ランプ用電極は、原料が金属粉末であることに由来する気孔と凹凸を有する表面となり、圧延板からの打ち抜き−深絞りにより造形したものに比して表面積が大きくなる結果、電離効果が大きくなる。また、基地中に残留する気孔が結晶粒の粗大化をピン止め効果により抑制するため、結晶粒の二次再結晶化を防止する効果も得られる。ただし、密度比が96%を超えると焼結体に残留する気孔が乏しく、かつ、独立気孔が増えることにより電離効果向上の効果が乏しくなるとともに、気孔による各々の相の二次再結晶化を防止する効果が乏しくなり、圧延板からの打ち抜き−深絞りにより造形したものに近くなる。一方、密度比が80%に満たない場合は、電極の機械的強度が著しく弱くなり、その後のランプ製造工程における取扱い時に破損が生じ易くなる。これらのことから冷陰極蛍光ランプ用電極としては密度比が80〜96%であることが望ましい。   An electrode for a cold cathode fluorescent lamp exhibiting such a metal structure can be obtained by sintering raw material powder obtained by mixing carbide powder with molybdenum powder or tungsten powder having a low work function and a high melting point. In addition, the cold cathode fluorescent lamp electrode obtained by sintering the raw material powder is a surface having pores and irregularities derived from the raw material being a metal powder, and is formed by punching from a rolled plate-deep drawing As a result, the ionization effect is increased. Moreover, since the pores remaining in the base suppress the coarsening of the crystal grains by the pinning effect, the effect of preventing the secondary recrystallization of the crystal grains can be obtained. However, when the density ratio exceeds 96%, the pores remaining in the sintered body are scarce, and the effect of improving the ionization effect is poor due to the increase of independent pores, and secondary recrystallization of each phase by the pores. The effect to prevent becomes poor, and it becomes close to that formed by punching from a rolled plate-deep drawing. On the other hand, when the density ratio is less than 80%, the mechanical strength of the electrode is remarkably weakened, and breakage easily occurs during handling in the subsequent lamp manufacturing process. Therefore, the density ratio of the cold cathode fluorescent lamp electrode is desirably 80 to 96%.

上記の金属炭化物の分散量が1体積%に満たないと、放電特性の向上が乏しくかつピンニング効果による結晶粒の成長抑制効果が乏しくなる。一方、金属炭化物の量が50体積%を上回ると、基地を形成するモリブデン粉末やタングステン粉末が焼結により拡散結合することを阻害し電極の密度が著しく低下することとなる。   When the dispersion amount of the metal carbide is less than 1% by volume, the improvement of discharge characteristics is poor and the effect of suppressing the growth of crystal grains due to the pinning effect is poor. On the other hand, when the amount of the metal carbide exceeds 50% by volume, the molybdenum powder and tungsten powder forming the matrix are inhibited from diffusion bonding by sintering, and the density of the electrode is remarkably lowered.

上記のように本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極においては、金属炭化物が基地中に分散することにより結晶粒の二次再結晶化を抑制するが、原料粉末として粗大な粉末を用いるとその部分で結晶粒の二次再結晶化が生じるため、原料粉末として粒径が10μm以下の粉末を用いることが好ましい。一方粒径が1μmに満たない粉末は金型の隙間に噛み込み易くなる。したがって原料粉末の粒径は1〜10μmの範囲が適当である。このような原料粉末を用いると焼結後に得られる基地の結晶粒は、平均結晶粒径が3〜10μmであり、最大結晶粒径が20μm以下の微細な結晶粒となり、このような結晶粒を上記の金属炭化物がピンニング効果により二次再結晶化を抑制して維持するため、優れた放電特性をより長時間維持できる。   As described above, in the cold cathode fluorescent lamp electrode of the present invention, the metal carbide is dispersed in the matrix to suppress the secondary recrystallization of the crystal grains. Therefore, it is preferable to use a powder having a particle size of 10 μm or less as a raw material powder. On the other hand, the powder having a particle size of less than 1 μm is likely to bite into the gaps in the mold. Accordingly, the particle size of the raw material powder is suitably in the range of 1 to 10 μm. When such raw material powder is used, the base crystal grains obtained after sintering are fine crystal grains having an average crystal grain size of 3 to 10 μm and a maximum crystal grain size of 20 μm or less. Since the metal carbide suppresses and maintains secondary recrystallization due to the pinning effect, excellent discharge characteristics can be maintained for a longer time.

さらに、本発明においては、原料粉末としてモリブデン粉末とタングステン粉末の混合粉末を用い、基地をWを含有するMo合金相とWを含有するMo合金相の斑状組織とすると、互いの合金相により結晶粒の二次再結晶化が防止できるため一層好ましい。この時、MoとWの量は、体積比で、Mo:W=10:90〜90:10とすることが好ましい。MoとWの量がこの範囲を逸脱するといずれか一方の合金相が過多となって、他方の合金相による結晶粒の二次再結晶化抑制の効果が乏しくなるからである。   Furthermore, in the present invention, a mixed powder of molybdenum powder and tungsten powder is used as a raw material powder, and the base is a mottled structure of a Mo alloy phase containing W and a Mo alloy phase containing W. It is more preferable because secondary recrystallization of grains can be prevented. At this time, the amount of Mo and W is preferably a volume ratio of Mo: W = 10: 90 to 90:10. This is because when the amounts of Mo and W deviate from this range, either one of the alloy phases becomes excessive, and the effect of suppressing the secondary recrystallization of crystal grains by the other alloy phase becomes poor.

また、本発明における金属炭化物は、基地のモリブデン(仕事関数:4.2eV)やタングステン(仕事関数:4.5eV)よりも仕事関数の低いチタン炭化物(仕事関数:3.5eV)、モリブデン炭化物(仕事関数:3.8eV)、タングステン炭化物(仕事関数:3.7eV)、バナジウム炭化物(仕事関数:3.8eV)、ジルコニウム炭化物(仕事関数:3.4eV)、ニオブ炭化物(仕事関数:3.8eV)、タンタル炭化物(仕事関数:3.8eV)、ハフニウム炭化物(仕事関数:3.4eV)のうちの少なくとも1種を用いることができ、これらの中でも安定性に優れるチタン炭化物が好ましい。   Further, the metal carbide in the present invention includes titanium carbide (work function: 3.5 eV), molybdenum carbide (work function: 3.5 eV) lower than the base molybdenum (work function: 4.2 eV), tungsten (work function: 4.5 eV). Work function: 3.8 eV), tungsten carbide (work function: 3.7 eV), vanadium carbide (work function: 3.8 eV), zirconium carbide (work function: 3.4 eV), niobium carbide (work function: 3.8 eV) ), Tantalum carbide (work function: 3.8 eV), and hafnium carbide (work function: 3.4 eV). Among these, titanium carbide having excellent stability is preferable.

本発明においては、低融点のニッケルを少量含有することにより、電極の寿命と電極の放電特性をさほど低減することなく、焼結温度を低減することが可能となり、好適である。ニッケルは、モリブデン粉末および/またはタングステン粉末に、ニッケル粉末の形態で添加することが簡便である。すなわち、ニッケル粉末の形態で添加されたNiは、MoやWよりも融点が低いため、焼結時に溶融してモリブデン粉末およびタングステン粉末表面に濡れて表面を活性化して粉末間のネックの形成、成長を促進する。ニッケル粉末の添加量が増加するほど低温で焼結することができるようになり、0.4質量%程度の添加で1450℃程度まで焼結温度を低下しても密度比80%以上の電極が得られるようになり、焼結工程で消費する熱エネルギーを削減できるとともに、炉の損耗も抑制することが可能となる。しかしながら、冷陰極蛍光ランプ用電極中のNi量が5質量%を超えると、Ni濃度の高い部分(Niリッチ相)が電極表面に現れるようになり、モリブデンおよびタングステンの面積が減少して電子放出性が低下する。したがって、冷陰極蛍光ランプ用電極中のNi量は0を超え5質量%以下とする必要がある。   In the present invention, it is preferable to contain a small amount of nickel having a low melting point because the sintering temperature can be reduced without significantly reducing the life of the electrode and the discharge characteristics of the electrode. It is convenient to add nickel to molybdenum powder and / or tungsten powder in the form of nickel powder. That is, since Ni added in the form of nickel powder has a lower melting point than Mo and W, it melts during sintering and wets the surface of molybdenum powder and tungsten powder to activate the surface to form a neck between the powders, Promote growth. As the added amount of nickel powder increases, sintering becomes possible at a low temperature, and even if the sintering temperature is lowered to about 1450 ° C. by addition of about 0.4 mass%, an electrode having a density ratio of 80% or more can be obtained. As a result, the thermal energy consumed in the sintering process can be reduced, and the wear of the furnace can be suppressed. However, when the amount of Ni in the cold cathode fluorescent lamp electrode exceeds 5% by mass, a portion with a high Ni concentration (Ni-rich phase) appears on the electrode surface, and the area of molybdenum and tungsten decreases, resulting in electron emission. Sex is reduced. Therefore, the amount of Ni in the cold cathode fluorescent lamp electrode needs to exceed 0 and not more than 5% by mass.

また、本発明の冷陰極蛍光ランプ用電極は、従来公知の方法により製造することができるが、例えば、原料粉末に通常の押型法で与える以上の多量のバインダー等を与えた原料を用いて押型成形する方法により、好適に製造することができる。以下、この方法による製造工程について具体的に説明する。   In addition, the cold cathode fluorescent lamp electrode of the present invention can be produced by a conventionally known method. For example, a mold using a raw material in which a raw material powder is provided with a larger amount of binder or the like than that provided by a normal pressing method is used. It can manufacture suitably by the method to shape | mold. Hereinafter, the manufacturing process by this method will be specifically described.

上記のような製造方法では、微小な金型を用い、この金型の隙間にモリブデン粉末およびタングステン粉末からなる金属粉末を流動させることが求められるため、金属粉末をタップした時の空隙率以上のバインダーを金属粉末に添加し混練することが好ましい。バインダーの添加量としては、40体積%以上が好適である。バインダー量が40体積%に満たないと、原料の流動性が不十分となり、均一な金属粉末の充填が行えなくなる。一方、60体積%を超えてバインダーを添加すると、後の脱バインダー工程が長時間となって製造コストの増加を招くこととなる。また、成形体中に過剰なバインダー分を含むため、かえって金属粉末の均一な充填が行えなくなるとともに、脱バインダー工程および焼結工程における形状安定性が損なわれて、型くずれが生じやすくなる。したがって、バインダーの添加量は40〜60体積%であることが好ましい。   In the manufacturing method as described above, since it is required to flow a metal powder composed of molybdenum powder and tungsten powder in the gap between the molds using a minute mold, the porosity is higher than the porosity when tapping the metal powder. It is preferable to add a binder to the metal powder and knead. The amount of the binder added is preferably 40% by volume or more. If the amount of the binder is less than 40% by volume, the fluidity of the raw material becomes insufficient and uniform metal powder filling cannot be performed. On the other hand, if the binder is added in excess of 60% by volume, the subsequent debinding process takes a long time and causes an increase in production cost. In addition, since the molded body contains an excessive amount of binder, the metal powder cannot be uniformly filled, and shape stability in the debinding process and the sintering process is impaired, and the mold is likely to be deformed. Therefore, it is preferable that the addition amount of a binder is 40-60 volume%.

このようなバインダーは、熱可塑性樹脂とワックスからなるとさらに好適である。熱可塑性樹脂は、原料に可塑性を付与するために用いられ、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレンビニルアセテート等が用いられる。ワックスは原料、特に金属粉末と金型(ダイスおよびパンチを含む)との間の金属接触を防止して加圧成形時に金属粉末の均一な流動を実現するとともに、抜き出し時の成形体と金型間の摩擦を低減して抜き出しやすくするために添加され、パラフィンワックス、ウレタンワックス、カルナバワックス等が用いられる。このような作用を有する熱可塑性樹脂とワックスは、20:80〜60:40の範囲で構成すると好適なバインダーとなる。   Such a binder is more preferably composed of a thermoplastic resin and a wax. The thermoplastic resin is used for imparting plasticity to the raw material, and polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyacetal, polyethylene vinyl acetate, and the like are used. Wax prevents metal contact between raw materials, especially metal powder and molds (including dies and punches) to achieve uniform flow of metal powder during pressure molding, and molded body and mold during extraction It is added in order to reduce the friction between them and facilitate extraction, and paraffin wax, urethane wax, carnauba wax and the like are used. The thermoplastic resin and wax having such an action are suitable binders when configured in the range of 20:80 to 60:40.

上記のバインダーを上記のモリブデン粉末または/およびタングステン粉末からなる金属粉末に添加し混練することで原料Mが得られる。この原料Mを図2(a)〜(f)に示す金型によって成形する。まず、所定量の原料Mをダイ14の型孔14a内に充填した後(図2(a))、図2(b),(c)に示すように、型孔14a内の原料を電極形状成形体の底部を形成する第1パンチ11と、電極形状成形体の内径部を形成する第2パンチ12と、電極形状成形体の開口端面を加圧する第3パンチ13とを用い、第1パンチ11をダイ14に対して固定し、かつ、第2パンチ12を原料に押し込むように加圧するとともに、第3パンチ13により原料に背圧を加えながら成形する。得られた電極形状成形体15を抜き出すには、まず、第1パンチ11、第2パンチ12および第3パンチ13を電極形状成形体15とともにダイ14から上方へ抜き出し(図2(d))、次いで、第2パンチ12を電極形状成形体15から上方へ抜き出す(e)。次いで、第2、第3パンチ12,13を上昇させて電極形状成形体15から離間させる(f)。なお、図2(b),(c)に記載したものは、後方押し出しによる成形であるが、第1パンチ11を上昇させて前方押し出しとしてもかまわない。ただし、いずれの場合も第3パンチ13により原料に背圧を加えながら成形すると、電極形状成形体の端部の高さが均一に成形できるとともに、原料の密度が成形体中で均一となるため好ましい。   The raw material M is obtained by adding and kneading the binder to the metal powder composed of the molybdenum powder and / or the tungsten powder. This raw material M is formed by a mold shown in FIGS. First, after a predetermined amount of raw material M is filled in the die hole 14a of the die 14 (FIG. 2 (a)), the raw material in the die hole 14a is formed into an electrode shape as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). The first punch 11 that forms the bottom of the molded body, the second punch 12 that forms the inner diameter part of the electrode-shaped molded body, and the third punch 13 that pressurizes the open end surface of the electrode-shaped molded body. 11 is fixed to the die 14, and the second punch 12 is pressed to be pushed into the raw material, and the third punch 13 is molded while applying a back pressure to the raw material. In order to extract the obtained electrode shape molded body 15, first, the first punch 11, the second punch 12, and the third punch 13 are extracted together with the electrode shape molded body 15 from the die 14 (FIG. 2D). Next, the second punch 12 is extracted upward from the electrode-shaped molded body 15 (e). Next, the second and third punches 12 and 13 are raised and separated from the electrode-shaped molded body 15 (f). In addition, although what was described in FIG.2 (b), (c) is shaping | molding by back extrusion, you may raise the 1st punch 11 and it may carry out forward extrusion. However, in any case, if the third punch 13 is formed while applying back pressure to the raw material, the height of the end of the electrode-shaped formed body can be formed uniformly, and the density of the raw material becomes uniform in the formed body. preferable.

上記の成形工程において、原料は流動して微小な金型の隙間を充填する必要があることから、原料は加圧に先立ちバインダーに含まれる熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に加熱されている必要がある。加熱なし、あるいは加熱しても熱可塑性樹脂の軟化点に満たない温度であれば、原料の流動性が乏しく、原料を微小な金型の隙間に均一かつ緻密に充填することができない。また、原料の流動性が最大となる熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱するとより好ましい。この加熱は金型内部にヒータを設置する等して、原料を金型に充填した後に加熱してもよく、原料を予め加熱して供給してもよい。   In the above molding step, since the raw material needs to flow and fill the gaps in the minute mold, the raw material is heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the thermoplastic resin contained in the binder prior to pressurization. There is a need. If the temperature is not heated, or even if heated, the temperature does not reach the softening point of the thermoplastic resin, the flowability of the raw material is poor, and the raw material cannot be uniformly and densely filled in the gaps of the minute mold. Moreover, it is more preferable to heat to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin that maximizes the fluidity of the raw material. This heating may be performed after a raw material is filled in the mold by installing a heater inside the mold, or the raw material may be heated and supplied in advance.

原料は、一般の押型法で扱えるように、ある程度の大きさの造粒粉末として、フィーダ(粉箱)等の粉末供給装置による充填方法を用いて供給してもよい。しかしながら、目標とする冷陰極蛍光ランプ用電極を成形するための押型の型孔が微小であるため、一般の押型法で用いる粉末供給装置に適した粉末の大きさに造粒すると均一かつ緻密に造粒粉末を充填することが難しい。一方、造粒粉末の粒径を小さくすると、原料粉末の流動性が低下することとなり、好適な大きさの造粒粉末に調整することが難しい。このため原料は図2(a)に示すように、1回の充填量に相当する量を、型孔に入る大きさの1個のペレットとしてまとめておき、ペレット単位で原料を供給することが好ましい。また原料をペレット単位で供給する場合、原料を予め加熱しておいても供給が容易であるため、この点からも好ましい。   The raw material may be supplied as a granulated powder of a certain size so as to be handled by a general stamping method using a filling method using a powder supply device such as a feeder (powder box). However, since the mold cavity of the mold for forming the target cold cathode fluorescent lamp electrode is very small, it is uniform and dense when granulated to a powder size suitable for a powder feeder used in a general mold method. It is difficult to fill the granulated powder. On the other hand, when the particle size of the granulated powder is reduced, the fluidity of the raw material powder is lowered, and it is difficult to adjust the granulated powder to a suitable size. For this reason, as shown in FIG. 2 (a), the raw material is packed in a single pellet of a size that fits into the mold cavity, and the raw material is supplied in pellet units. preferable. Moreover, when supplying a raw material by a pellet unit, since supply is easy even if it heats a raw material previously, it is preferable also from this point.

上記のようにして得られた電極形状成形体は、バインダー成分が40〜60体積%含まれるため、これを除去するため電極形状成形体をバインダー成分の熱分解温度に加熱して脱バインダー工程を行う。バインダーは、熱可塑性樹脂とワックスからなるが、熱可塑性樹脂およびワックスの熱分解温度近傍の昇温速度が速いと、熱可塑性樹脂およびワックスが急激にガス化して膨張し、成形体の型くずれを引き起こすので、少なくとも熱可塑性樹脂およびワックスの熱分解温度近傍の昇温はゆっくり行う必要がある。この観点から脱バインダー工程は、第1段階としてワックスの昇華温度近辺で一旦保持してバインダー成分中のワックス分を除去した後、第2段階として熱可塑性樹脂の熱分解温度近辺で再度保持して熱可塑性樹脂分を除去する、2段階の加熱保持工程とすることが好ましい。また、熱分解にともなうガス発生を徐々に行うため、熱可塑性樹脂およびワックスは熱分解温度の異なる複数のものを配合して用いることが好ましい。   Since the electrode-shaped molded body obtained as described above contains 40-60% by volume of the binder component, the electrode-shaped molded body is heated to the thermal decomposition temperature of the binder component in order to remove the binder component. Do. The binder is composed of a thermoplastic resin and a wax. However, if the temperature rise rate near the thermal decomposition temperature of the thermoplastic resin and the wax is high, the thermoplastic resin and the wax are rapidly gasified to expand and cause the molded product to lose its shape. Therefore, it is necessary to slowly increase the temperature at least near the thermal decomposition temperature of the thermoplastic resin and wax. From this point of view, the debinding step is temporarily held near the sublimation temperature of the wax as the first stage to remove the wax content in the binder component, and then held again near the thermal decomposition temperature of the thermoplastic resin as the second stage. It is preferable to use a two-stage heating and holding step for removing the thermoplastic resin component. Further, in order to gradually generate gas accompanying thermal decomposition, it is preferable to mix and use a plurality of thermoplastic resins and waxes having different thermal decomposition temperatures.

ただし、この工程において全てのバインダー成分が除去されると、その時点では金属粉末どうしの結合が始まっていないため角部等の金属粉末が脱落する。したがって、バインダー成分のごく一部は残留させる必要がある。残留させたバインダー成分は、後述するように焼結体に残留し、残留したバインダー成分に含まれるCが含有成分となる。したがって、Cの含有量を測定することにより、残留したバインダーの量を同定することができる。焼結体中に残留するC量が0.01質量%に満たない場合は、残留するバインダー成分が乏しく金属粉末の脱落が生じる。このため、焼結体中のC量が0.01質量%以上となるようバインダー成分を残留させる必要がある。一方、後述するように焼結体中のC量の上限は0.5質量%とする必要がある。このようなC量の調整は、例えば上記2段階の加熱保持工程における保持時間を調整することにより制御することができ、各々の段階での保持時間を30〜180分の範囲とすることで達成することができる。   However, when all the binder components are removed in this step, the metal powders such as the corners fall off because the bonding between the metal powders has not started at that time. Therefore, a very small part of the binder component needs to remain. The remaining binder component remains in the sintered body as will be described later, and C contained in the remaining binder component becomes a contained component. Therefore, by measuring the C content, the amount of the remaining binder can be identified. When the amount of C remaining in the sintered body is less than 0.01% by mass, the remaining binder component is insufficient and the metal powder falls off. For this reason, it is necessary to make a binder component remain so that C amount in a sintered compact may be 0.01 mass% or more. On the other hand, as will be described later, the upper limit of the amount of C in the sintered body needs to be 0.5% by mass. Such adjustment of the amount of C can be controlled, for example, by adjusting the holding time in the two-stage heating and holding process, and is achieved by setting the holding time in each stage to a range of 30 to 180 minutes. can do.

上記のバインダーの除去を行った後の電極形状成形体では、金属粉末どうしは未だ拡散しておらず、金属的に結合していない状態であり、極めて脆いものである。そこで金属粉末どうしを金属的に拡散結合させるため焼結を行う。焼結温度は1500℃以上が適当である。なお、Niを含有した態様においては、焼結温度は1450℃以上が好ましい。焼結工程では、金属粉末として上記のように微細でかつ凹凸の少ないものを用いていることから金属粉末の接触面積が大きく、そのため焼結による緻密化が進行しやすく、上記温度で密度比が80%以上の緻密な焼結体が得られる。しかしながら、焼結温度が上記温度範囲下限を下回ると焼結による緻密化が進行せず、低密度かつ強度の低い焼結体しか得られなくなる。一方、焼結温度が1800℃を超えると、炉の損耗が激しくなるため、焼結温度上限は上記の温度とすることが望ましい。焼結雰囲気は、酸素あるいは炭素を含有すると金属粉末表面が酸化あるいは炭化して焼結が進行しにくくなり、水素を含有するとモリブデン粉末が水素を吸蔵して膨張するため、これらを含有しない不活性ガスあるいは真空雰囲気(減圧雰囲気)を用いる必要がある。また減圧雰囲気においては圧力が1MPa以上の減圧雰囲気の場合はキャリアガスとして不活性ガスを導入して上記不具合を避ける必要がある。   In the electrode-shaped molded body after the binder is removed, the metal powders are not yet diffused and are not metallicly bonded, and are extremely brittle. Therefore, sintering is performed in order to diffusely bond metal powders in a metallic manner. The sintering temperature is suitably 1500 ° C. or higher. In the embodiment containing Ni, the sintering temperature is preferably 1450 ° C. or higher. In the sintering process, since the metal powder is fine and has less unevenness as described above, the contact area of the metal powder is large, so that densification by sintering is likely to proceed, and the density ratio is increased at the above temperature. A dense sintered body of 80% or more can be obtained. However, if the sintering temperature is below the lower limit of the above temperature range, densification by sintering does not proceed, and only a sintered body with low density and low strength can be obtained. On the other hand, if the sintering temperature exceeds 1800 ° C., the furnace becomes extremely worn out, so the upper limit of the sintering temperature is preferably set to the above temperature. Sintering atmosphere contains oxygen or carbon, which oxidizes or carbonizes the metal powder surface, making sintering difficult to proceed. If hydrogen is contained, molybdenum powder absorbs hydrogen and expands, so it is inert. It is necessary to use gas or a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere). Further, in a reduced pressure atmosphere, in the case of a reduced pressure atmosphere having a pressure of 1 MPa or more, it is necessary to introduce an inert gas as a carrier gas to avoid the above problems.

モリブデン粉末、タングステン粉末、金属炭化物粉末およびニッケル粉末として表1および2に示す粒径のものを用意した。また、バインダーとしてポリアセタール(軟化点:110℃、融点:180℃)とパラフィンワックス(軟化点:39℃、融点61℃)を4:6の比で混合したものを用意した。これらを表1または2に示す割合で配合、混練して原料を調製し、これをペレットに形成した。このペレットを200℃に加熱して予め140℃に加熱した金型に供給して圧粉成形を行い、40℃に冷却した後、抜き出しを行って電極形状圧粉体を作製した。得られた圧粉体を250℃まで加熱して60分間保持した後、さらに昇温し450℃で60〜120分間保持して脱バインダーを行った。次いで、アルゴンガス雰囲気中表1および表2に示した温度で60分保持して焼結を行った。得られた電極形状成形体について、EPMAによる元素分析、密度比および断面光顕写真による平均結晶粒径を測定した。また、得られた電極形状成形体を用いて冷陰極蛍光ランプを組み立て、電極間距離:100mm、封入したアルゴンガスの圧力:100torrの下で、放電電流6mAを得るために必要な放電電圧の測定を行った。さらに、電極形状成形体を用いて0.07torrのアルゴンガス圧力下で、放電電圧DC3kV、放電電流10mA、電極間距離50mmとして電極にスパッタ放電を5時間続けて与えた後のスパッタ量(損耗量)を測定し、モリブデン100%の電極の場合を100とする指数で評価した。なおスパッタ指数は低いほどスパッタされ難く良好な電極となることを示す指数である。これらの結果について表1および表2に併せて示す。   Molybdenum powder, tungsten powder, metal carbide powder and nickel powder having particle sizes shown in Tables 1 and 2 were prepared. A binder prepared by mixing polyacetal (softening point: 110 ° C., melting point: 180 ° C.) and paraffin wax (softening point: 39 ° C., melting point 61 ° C.) in a ratio of 4: 6 was prepared. These were blended and kneaded in the proportions shown in Table 1 or 2 to prepare raw materials, which were formed into pellets. The pellets were heated to 200 ° C. and supplied to a mold heated in advance to 140 ° C. to perform compacting. After cooling to 40 ° C., extraction was performed to produce an electrode-shaped compact. The obtained green compact was heated to 250 ° C. and held for 60 minutes, then further heated and held at 450 ° C. for 60 to 120 minutes for debinding. Next, sintering was carried out by maintaining the temperature shown in Tables 1 and 2 for 60 minutes in an argon gas atmosphere. About the obtained electrode shape molded object, the elemental analysis by EPMA, the density ratio, and the average crystal grain diameter by a cross-sectional light micrograph were measured. In addition, a cold cathode fluorescent lamp was assembled using the obtained electrode shape molding, and the discharge voltage required to obtain a discharge current of 6 mA was measured under a distance between electrodes: 100 mm and a pressure of enclosed argon gas: 100 torr. Went. Further, the amount of spatter (amount of wear) after sputter discharge was continuously applied to the electrodes for 5 hours under the argon gas pressure of 0.07 torr using the electrode-shaped compact with a discharge voltage of DC 3 kV, a discharge current of 10 mA, and a distance between the electrodes of 50 mm. ) Was measured, and the index was set to 100 when the electrode was made of 100% molybdenum. The sputter index is an index indicating that the lower the sputtering index, the less the sputtering and the better the electrode. These results are also shown in Table 1 and Table 2.

Figure 2008108580
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Figure 2008108580
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さらに、得られた電極形状成形体の試料番号11および08について、アルゴンガス雰囲気中1400℃で60分保持して結晶粒成長試験を行った。これらの断面光顕写真を図3および4に示した。なお、(a)が結晶粒成長試験前のものであり、(b)が結晶粒成長試験後のものである。   Further, Sample Nos. 11 and 08 of the obtained electrode shape molded body were held at 1400 ° C. in an argon gas atmosphere for 60 minutes to conduct a crystal grain growth test. These cross-sectional optical micrographs are shown in FIGS. In addition, (a) is a thing before a crystal grain growth test, (b) is a thing after a crystal grain growth test.

表1の試料番号01〜21の試料は、金属炭化物(TiC)の含有量の影響を調べた例である。TiCを含有していない試料番号01および08では、最大結晶粒径が25μmとなり、放電電圧も430Vを超える大きい値であり、スパッタ指数も80を超える大きい値であった。一方、TiCを1体積%以上含有する試料番号02〜06、09〜13では最大結晶粒径が10μm以下と小さく、放電電圧も400V程度より低い良好な値であり、スパッタ指数も70程度より小さい良好な値であった。しかし、TiCを50体積%を超えて含有する試料番号07および14では、最大結晶粒径は4μmと小さいものの密度比が80%を下回り緻密化が進行しておらず、その結果放電電圧およびスパッタ指数が著しい増加傾向を示している。さらに、図3および4から、本発明の試料番号11では、結晶粒径の成長が見られなかったのに対し、試料番号08では、結晶粒径の成長が観測された。これらの結果からTiCを分散させると放電電圧およびスパッタ指数の低下に有効であるともに結晶粒の二次再結晶化防止に有効であること、およびTiCの分散量は1〜50体積%の範囲でそれらの効果が大きいことが確認された。   Samples of sample numbers 01 to 21 in Table 1 are examples in which the influence of the content of metal carbide (TiC) was examined. In sample numbers 01 and 08 containing no TiC, the maximum crystal grain size was 25 μm, the discharge voltage was a large value exceeding 430 V, and the sputtering index was a large value exceeding 80. On the other hand, Sample Nos. 02 to 06 and 09 to 13 containing 1% by volume or more of TiC have a maximum crystal grain size as small as 10 μm or less, a discharge voltage is a good value lower than about 400 V, and a sputtering index is also lower than about 70. It was a good value. However, in sample numbers 07 and 14 containing TiC exceeding 50% by volume, the maximum crystal grain size is as small as 4 μm, but the density ratio is less than 80% and densification has not progressed. The index shows a remarkable increasing trend. Further, from FIGS. 3 and 4, no growth of crystal grain size was observed in Sample No. 11 of the present invention, whereas growth of crystal grain size was observed in Sample No. 08. From these results, when TiC is dispersed, it is effective for lowering the discharge voltage and sputtering index, and is effective for preventing secondary recrystallization of crystal grains, and the amount of TiC dispersed is in the range of 1 to 50% by volume. It was confirmed that those effects were great.

表1の試料番号15〜21の試料はタングステン粉末とモリブデン粉末を混合して与えた場合(Mo:W=50:50(体積比))の金属炭化物(TiC)の含有量の影響を調べた例である。TiCを含有していない試料番号15では、Moを含有するW相とWを含有するMo相の斑状組織となり、基地がタングステンのみの単相の試料(試料番号01)もしくはモリブデンのみの単相の試料(試料番号08)のものより最大結晶粒径が小さく抑制され、放電電圧およびスパッタ指数も良好な値を示している。このような試料番号15の基地にTiCを1体積%以上分散させると、最大結晶粒径はさらに小さく抑制されるとともに、放電電圧およびスパッタ指数もさらに小さい値に低減される。しかしTiCを50体積%を超えて含有する試料番号21の試料では、密度比が80%を下回り緻密化が進行しておらず、その結果放電電圧およびスパッタ指数が著しい増加傾向を示している。これらの結果からMoを含有するW相とWを含有するMo相の斑状組織においてもTiCを1〜50体積%含有させることで結晶粒の微細化や放電電圧およびスパッタ指数の低減の効果があることが確認された。   Samples Nos. 15 to 21 in Table 1 examined the influence of the content of metal carbide (TiC) when a mixture of tungsten powder and molybdenum powder was given (Mo: W = 50: 50 (volume ratio)). It is an example. Sample No. 15 containing no TiC has a mottled structure of a W phase containing Mo and a Mo phase containing W, and the base is a single-phase sample (sample No. 01) containing only tungsten or a single-phase containing only molybdenum. The maximum crystal grain size is suppressed to be smaller than that of the sample (sample number 08), and the discharge voltage and the sputtering index are also good values. When TiC is dispersed in such a base of the sample number 15 by 1% by volume or more, the maximum crystal grain size is further reduced, and the discharge voltage and the sputtering index are also reduced to smaller values. However, in the sample of Sample No. 21 containing TiC in excess of 50% by volume, the density ratio is less than 80% and densification has not progressed. As a result, the discharge voltage and the sputtering index tend to increase significantly. From these results, even in the mottled structure of the Mo phase containing Mo and the Mo phase containing W, the inclusion of 1 to 50% by volume of TiC has the effect of refining crystal grains and reducing the discharge voltage and sputtering index. It was confirmed.

表1の試料番号11、18および22〜29の試料は、TiCを10体積%含有させた場合のタングステン粉末とモリブデン粉末の含有比率の影響を調べた例である。Mo:W=5:95の試料番号22では、焼結温度が1800℃では緻密化が進行せず密度比が80%を下回り放電電圧が400Vを超える値であった。一方、Mo:W=10:90〜90:10(体積比)の範囲内である試料番号18および23〜29では、密度比が80%を超えて向上し放電電圧が低減されるとともにスパッタ指数が低減され放電特性の改善が見られる。しかしMo:W=90:10(体積比)を超える試料番号29ではMo量が多くなってWを含まない試料番号11の試料と同等の放電特性となり放電特性改善の効果が見られない。これらのことからタングステン粉末とモリブデン粉末を混合して斑状組織とする場合に、MoとWの比率はMo:W=10:90〜90:10(体積比)の範囲内で斑状組織としない場合より放電特性が改善されることが確認された。   Samples Nos. 11, 18 and 22-29 in Table 1 are examples in which the influence of the content ratio of tungsten powder and molybdenum powder in the case of containing 10% by volume of TiC was examined. In sample number 22 with Mo: W = 5: 95, densification did not proceed at a sintering temperature of 1800 ° C., the density ratio was less than 80%, and the discharge voltage was a value exceeding 400V. On the other hand, in Sample Nos. 18 and 23 to 29 in the range of Mo: W = 10: 90 to 90:10 (volume ratio), the density ratio is improved by over 80%, the discharge voltage is reduced, and the sputtering index. The discharge characteristics are improved. However, in Sample No. 29 exceeding Mo: W = 90: 10 (volume ratio), the amount of Mo is increased and the discharge characteristics are the same as those of Sample No. 11 not containing W, and the effect of improving the discharge characteristics is not seen. From these facts, when tungsten powder and molybdenum powder are mixed to form a patchy structure, the ratio of Mo and W does not become a patchy structure within the range of Mo: W = 10: 90 to 90:10 (volume ratio). It was confirmed that the discharge characteristics were further improved.

表1の試料番号11および30〜36の試料は、金属炭化物の種類の影響を調べた例である。表1に示すように、金属炭化物はTiC,MoC,WC,ZrC,VC,TaC,NbCおよびHfCのいずれでも、密度比、最大結晶粒径、放電電圧、スパッタ指数が同等かつ良好な特性を示すことが確認された。   Sample Nos. 11 and 30 to 36 in Table 1 are examples in which the influence of the type of metal carbide was examined. As shown in Table 1, the metal carbide exhibits the same and good characteristics in density ratio, maximum crystal grain size, discharge voltage, and sputtering index in any of TiC, MoC, WC, ZrC, VC, TaC, NbC, and HfC. It was confirmed.

表2の試料番号04,11,18および37〜51の試料はNiの含有の影響を調べた例である。ニッケル粉末を含有していない試料番号04,11および18でも、良好な特性が得られているが、試料番号37〜40,42〜45および47〜50のようにNiが含有されると、焼結温度を低下(Wの場合に1600℃、Moを含有する場合に1450℃)させても、密度比、最大結晶粒径、放電電圧およびスパッタ指数が良好であることが示された。一方、Niの含有量が5.0質量%を超える試料番号41,46および51の試料では、最大結晶粒径が20μmを超えて放電電圧およびスパッタ指数の増加が顕著となる。これらの結果からNiの含有量が5.0質量%以下である場合に焼結温度を低下させても緻密化が十分に進行して密度比が80%以上となり、良好な放電特性が発揮されることが確認された。   Samples Nos. 04, 11, 18 and 37 to 51 in Table 2 are examples in which the influence of the Ni content was examined. Samples 04, 11 and 18 that do not contain nickel powder also have good characteristics, but if Ni is contained as in sample numbers 37 to 40, 42 to 45, and 47 to 50, firing is not possible. It was shown that the density ratio, the maximum crystal grain size, the discharge voltage, and the sputtering index were good even when the sintering temperature was lowered (1600 ° C. in the case of W and 1450 ° C. in the case of containing Mo). On the other hand, in the samples of Sample Nos. 41, 46 and 51 in which the Ni content exceeds 5.0% by mass, the maximum crystal grain size exceeds 20 μm, and the increase in the discharge voltage and the sputtering index becomes remarkable. From these results, when the Ni content is 5.0% by mass or less, even if the sintering temperature is lowered, the densification sufficiently proceeds and the density ratio becomes 80% or more, and good discharge characteristics are exhibited. It was confirmed that

表2の試料番号11および52〜56の試料は、密度比の影響を調べた例である。焼結温度が1400℃である試料番号52では、密度比が71%であり、放電電圧が412Vと大きい値であった。一方、焼結温度が1550℃を超える試料番号21〜23では、密度比が80〜96%となり、放電電圧が400Vに満たないの良好な値を示しスパッタ指数も80を下回る良好な値を示している。しかし試料番号56においては、密度比が98%であり、最大結晶粒径が40μmと粗大化し、放電電圧が400Vを超え、スパッタ指数が80を超える大きい値であった。これらの結果から、密度比が80〜96%の範囲内で、良好な放電特性が発揮されることが確認された。   Sample Nos. 11 and 52 to 56 in Table 2 are examples in which the influence of the density ratio was examined. In Sample No. 52, which has a sintering temperature of 1400 ° C., the density ratio was 71%, and the discharge voltage was as large as 412V. On the other hand, in sample numbers 21 to 23 where the sintering temperature exceeds 1550 ° C., the density ratio is 80 to 96%, the discharge voltage is less than 400V, and the sputtering index is less than 80. ing. However, in Sample No. 56, the density ratio was 98%, the maximum crystal grain size was coarsened to 40 μm, the discharge voltage exceeded 400 V, and the sputtering index exceeded 80. From these results, it was confirmed that good discharge characteristics were exhibited when the density ratio was in the range of 80 to 96%.

表2の試料番号04,11,18および57〜68の試料は、モリブデン粉末およびタングステン粉末の粒径の影響を調べた例である。粒径が10μm以下の試料番号04および57〜59の試料(タングステンの例)、試料番号11および61〜63の試料(モリブデンの例)、試料番号18および65〜67の試料(タングステンとモリブデンの斑状組織の例)では、密度比、最大結晶粒径、放電電圧およびスパッタ指数が良好であるのに対し、粒径が10μmを超える試料番号60,64および68では、最大結晶粒径が20μmを超えて大きく、放電電圧が増加するとともにスパッタ指数も増加している。これらの結果から、モリブデン粉末およびタングステン粉末の粒径は10μm以下で、微細な結晶粒が得られ、良好な放電特性が発揮されることが確認された。   Samples Nos. 04, 11, 18 and 57 to 68 in Table 2 are examples in which the influence of the particle size of molybdenum powder and tungsten powder was examined. Samples Nos. 04 and 57 to 59 having a particle size of 10 μm or less (examples of tungsten), Nos. 11 and 61 to 63 (examples of molybdenum), Nos. 18 and 65 to 67 (of tungsten and molybdenum) In the example of patchy structure, the density ratio, maximum crystal grain size, discharge voltage, and sputtering index are good, whereas in sample numbers 60, 64, and 68 with grain sizes exceeding 10 μm, the maximum crystal grain size is 20 μm. As the discharge voltage increases, the sputtering index also increases. From these results, it was confirmed that the particle diameters of the molybdenum powder and tungsten powder were 10 μm or less, fine crystal grains were obtained, and good discharge characteristics were exhibited.

冷陰極線ランプの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a cold cathode ray lamp. 本発明の冷陰極線ランプ用電極を好適に製造する充填工程、加圧成形工程および抜き出し工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the filling process, pressure forming process, and extraction process which manufacture suitably the electrode for cold cathode ray lamps of this invention. 本発明の冷陰極線ランプ用電極の断面光顕微鏡写真であり、(a)が結晶粒成長試験前のものであり、(b)が結晶粒成長試験後のものである。It is a cross-sectional light micrograph of the electrode for cold cathode ray lamps of this invention, (a) is a thing before a crystal grain growth test, (b) is a thing after a crystal grain growth test. 従来の冷陰極線ランプ用電極の断面光顕微鏡写真であり、(a)が結晶粒成長試験前のものであり、(b)が結晶粒成長試験後のものである。It is a cross-sectional light micrograph of the electrode for the conventional cold cathode ray lamp, (a) is a thing before a crystal grain growth test, (b) is a thing after a crystal grain growth test.

符号の説明Explanation of symbols

11…第1パンチ、12…第2パンチ、13…第3パンチ、14…金型   11 ... 1st punch, 12 ... 2nd punch, 13 ... 3rd punch, 14 ... Die

Claims (5)

MoまたはWの基地中に、金属炭化物と気孔が分散する金属組織を呈し、前記金属炭化物の量が1〜50体積%で、かつ密度比が80〜96%であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ用電極。   A cold cathode characterized by presenting a metal structure in which metal carbide and pores are dispersed in a Mo or W base, wherein the amount of the metal carbide is 1 to 50% by volume and the density ratio is 80 to 96%. Fluorescent lamp electrode. Wを含有するMo合金相と、Moを含有するW合金相とからなる斑状組織の基地中に、金属炭化物と気孔が分散する金属組織を呈し、MoとWの量は、体積比で、Mo:W=10:90〜90:10であるとともに、前記金属炭化物の量が1〜50体積%であり、かつ密度比が80〜96%であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ用電極。   In the base of a mottled structure composed of a Mo alloy phase containing W and a W alloy phase containing Mo, a metal structure in which metal carbides and pores are dispersed is exhibited. : W = 10: 90 to 90:10, the amount of the metal carbide is 1 to 50% by volume, and the density ratio is 80 to 96%. さらに5質量%以下のNiを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。   The cold cathode fluorescent lamp electrode according to claim 1, further comprising 5 mass% or less of Ni. 前記金属炭化物が、チタン炭化物、モリブデン炭化物、タングステン炭化物、バナジウム炭化物、ジルコニウム炭化物、ニオブ炭化物、タンタル炭化物、ハフニウム炭化物のうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。   The metal carbide is at least one of titanium carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, vanadium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, and hafnium carbide. The electrode for cold cathode fluorescent lamps as described. 平均結晶粒径が3〜10μmであり、最大結晶粒径が20μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。   5. The cold cathode fluorescent lamp electrode according to claim 1, wherein the average crystal grain size is 3 to 10 μm, and the maximum crystal grain size is 20 μm or less.
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