專利名稱：熒光放電管電極用合金、熒光放電管電極和具有該電極的熒光放電管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如作為液晶的背光使用的熒光放電管、其電極以及電極用合金。
背景技術：
在液晶裝置中使用小型的熒光放電管作為背光(back light)。該熒光放電管，如圖3所示，包括在內(nèi)壁面上形成有熒光膜(圖示省略)、在其內(nèi)部封入有放電用氣體(氬氣等稀有氣體和水銀蒸氣)的玻璃管11；和設置于該玻璃管11的兩端部的構成一對冷陰極的電極12。上述電極12由一端開放的筒狀的管部13和堵塞該管部13的另一端的端板部14一體地形成為有底筒狀(杯狀)。以貫通上述玻璃管11的端部的方式使其密封的棒狀的導電體15的一端，被焊接在上述端板部14上，該棒狀的導電體15的另一端與引線17連接。
以往，上述電極12由純Ni形成，其尺寸在背光等小型熒光放電管中，例如為內(nèi)徑1.5mm左右、全長5mm左右、壁部13的壁厚0.1mm左右。該筒狀電極通常通過將具有與上述管部的壁厚同等厚度的純Ni薄板深沖成形而成形為一體。
如上所述，熒光放電管電極由成形性良好、材質也穩(wěn)定的純Ni形成，但存在燈的壽命較短的問題。即，熒光放電管在點燈時，會產(chǎn)生離子等與電極碰撞、從而從電極金屬放出原子的現(xiàn)象(濺射)。由該濺射所放出的電極金屬的原子，會與被封入玻璃管內(nèi)的水銀結合，消耗玻璃管內(nèi)的水銀蒸氣。以往，形成電極金屬的Ni在濺射時的原子放出量多，即濺射率高，因此存在放電管的壽命容易下降的問題。
因此，近年來，如日本特開2002-110085號公報(專利文獻1)中所述，嘗試了用濺射率低的Nb、Ti、Ta或它們的合金形成電極。
專利文獻1日本特開2002-110085號公報(權利要求書)然而，這些金屬元素比Ni的價格高、而且是高熔點的易氧化的材料，因此，在其制造時，需要采用等離子體電弧熔解法、粉末冶金法等與通常的熔解·鑄造法不同的特殊方法制造塊材。而且，關于Nb，雖然能夠對其薄板實施深沖加工，但在塊材的軋制時，需要反復進行真空退火等無氧化氣氛退火和軋制，以使其壁厚變薄。這樣，Nb、Ta等，總的說來，在制造小型的筒狀電極方面，存在成形加工性差、制造成本非常高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而做出，其目的在于提供與Ni電極相比燈壽命長而且成形加工性優(yōu)異的熒光放電管電極用合金、由該合金形成的熒光放電管電極、以及具有該電極的熒光放電管。
本發(fā)明的發(fā)明人詳細地觀察濺射率隨著Ni-Nb合金中的Nb添加量的變化時，發(fā)現(xiàn)通過添加少量的Nb，濺射率減少，另一方面，過多地添加Nb時，在Ni-Nb合金中會生成金屬間化合物NbNi8，濺射率上升，同時加工性劣化，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的熒光放電管電極用合金由Ni-Nb合金形成，該Ni-Nb合金中，以質量％(mass％)(以下僅表示為“％”)計，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余為Ni和不可避免的雜質。
因為該電極用合金是Ni-Nb合金，該Ni-Nb合金中含有2.0％以上且小于6.0％的Nb、其余為Ni和不可避免的雜質，所以，與僅由濺射率低的Nb形成電極的情況相比，濺射率稍微變高，但由于Nb的添加量為2.0％以上且小于6.0％的少量，因此，在Ni-Nb合金中不會生成Ni與Nb的金屬間化合物，Ni與Nb呈固溶的狀態(tài)。因此，與以往的由純Ni形成電極的情況相比，能夠降低濺射率，提高燈的壽命。另一方面，Nb的添加量為6.0％以上時，在Ni-Nb合金中會生成金屬間化合物NbNi8，因此，濺射率上升、且成形性劣化。而且，Nb量為2.0％以上且小于6.0％時，在實用上能夠與純Ni的情況同樣地進行熔解和鑄造，能夠不使用等離子體電弧熔解和真空退火而進行制造。而且，因為具有良好的成形加工性，所以，能夠容易地深沖成形或冷閉塞鍛造(沖壓(impact)成形)為小型的筒狀電極，生產(chǎn)性優(yōu)異。
另外，本發(fā)明的熒光放電管用電極，具有一端開放的管部、和堵塞上述管部的另一端的端板部，上述管部和端板部使用上述Ni-Nb合金成形為一體。根據(jù)該電極，具有由上述Ni-Nb合金形成的優(yōu)點。
在上述電極中，優(yōu)選上述端板部形成為比管部的管壁厚度厚。通過這樣形成，即使在管部的管壁厚度較薄的情況下，因為熔接供電用導電體的端板部的厚度形成為比管部的管壁厚度厚，所以，在將上述導電體的端部呈對接狀熔接在端板部上時，不需要對焊接輸出等熔接輸出進行微妙的控制，就能夠容易地將導電體的端部熔接在端板部上，從而能夠防止兩者的熔接不良。因此，導電體與電極的電氣接合、熱接合可靠，放電狀態(tài)、放熱狀態(tài)穩(wěn)定，能夠防止熒光放電管的燈壽命的下降，而且能夠提高熒光放電管的制造成品率。
在上述電極中，優(yōu)選在上述端板部的外側設置有與上述管部呈同心狀地配置的導電體定位用凹部。通過設置該導電體定位用凹部，只要將導電體的端部插入并熔接在上述凹部中，就能夠可靠地將導電體呈同心狀地熔接在電極的端板部上。因此，通過將導電體呈同心狀地密封于玻璃管的端部，電極與玻璃管呈同心狀地配置，玻璃管內(nèi)的放電狀態(tài)的均勻性、穩(wěn)定性提高，從而能夠使燈壽命進一步提高。
另外，本發(fā)明的熒光放電管，包括在內(nèi)壁面上形成有熒光膜、在其內(nèi)部封入有放電用氣體的玻璃管；與玻璃管呈同心狀并且貫通玻璃管的內(nèi)外地密封該玻璃管的兩端部的供電用導電體；以及配置在上述玻璃管的內(nèi)部、與上述供電用導電體的端部連接的一對電極，其中，作為上述電極，使用上述本發(fā)明的熒光放電管用電極，將上述供電用導電體呈同心狀地熔接在上述電極的端板部的外側。根據(jù)該熒光放電管，具有上述本發(fā)明的電極的各效果。
如以上的說明，本發(fā)明的熒光放電管電極用合金，在Ni中含有2.0％以上且小于6.0％的少量的Nb，因此，在Ni-Nb合金中不會生成NiNb金屬間化合物，Ni與Nb呈固溶的狀態(tài)，不會損害對于深沖成形、沖壓成形等的成形加工性，與純Ni相比能夠有效地降低濺射率，進而能夠改善燈的壽命。另外，本發(fā)明的電極由上述電極用合金形成。在上述電極中，通過將端板部的厚度形成為比管部的管壁厚度厚，供電用導電體的熔接變得容易，與電極的電氣接合、熱接合變得可靠，放電狀態(tài)、放熱狀態(tài)穩(wěn)定，從而能夠防止熒光放電管的燈壽命的下降，而且能夠提高熒光放電管的制造成品率。


圖1是具有本發(fā)明的實施方式的熒光放電管電極的熒光放電管的主要部分截面圖。
圖2是在本發(fā)明的實施例中沖壓成形的熒光放電管電極的截面圖。
圖3是具有以往的熒光放電管電極的熒光放電管的主要部分截面圖。
圖4是表示實施例中Nb的添加量與相對濺射率的關系的圖。
符號說明1玻璃管2電極3管部4端板部5導電體6導電體定位用凹部具體實施方式
本發(fā)明的熒光放電管電極用合金是Ni-Nb合金，該Ni-Nb合金中，作為合金元素，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余為Ni和不可避免的雜質。Nb添加量為2.0％以上且小于6.0％時，不會生成NiNb金屬間化合物，Ni與Nb呈固溶的狀態(tài)，因此，不怎么使成形性、加工性劣化，添加量的比例能夠有效地降低濺射率。即，若小于2.0％，則Nb量過少，另一方面，若為6.0％以上，則在Ni-Nb合金中會生成NbNi8金屬間化合物，因此，濺射率反而上升，并且成形性、加工性下降。因此，Nb量的下限為2.0％，優(yōu)選為超過3.0％，其上限為小于6.0％，優(yōu)選為5.5％。
上述電極用合金雖然含有高熔點的難加工性元素，但與純Ni同樣，成形性、加工性優(yōu)異，因此，在大氣下鑄造后，將該鑄造片在大氣下熱軋，根據(jù)需要在不活潑氣氛下退火后，進行冷軋，由此能夠加工成0.1mm左右的薄片。而且，根據(jù)需要進行最終退火(軟化退火)之后，對上述薄片進行深沖成形，由此能夠制造筒狀電極。深沖成形與后述的沖壓成形相比，具有量產(chǎn)性優(yōu)異的優(yōu)點。
而且，通過熱軋或熱鍛將鑄造片加工成棒材，對其進行拔絲，將得到的線材切斷為適當?shù)拈L度而得到短軸狀材料(稱為“金屬棒(slug)”)，根據(jù)需要進行最終退火后，將其沖壓成形(冷閉塞鍛造)，由此能夠得到筒狀電極。在進行沖壓成形的情況下，能夠容易地使筒狀電極的端板部的厚度比筒狀部厚，而且能夠容易地將導電體定位用的凹部在端板部上一體成形，生產(chǎn)性優(yōu)異。
此外，最終退火只要在800～950℃左右保持3min(分鐘)～3hr(小時)左右即可。就退火氣氛而言，因為Nb容易氧化和氮化，所以優(yōu)選在真空氣氛或Ar等不活潑氣體氣氛中進行。上述“800～950℃”是指800℃以上950℃以下。以下，“N1(數(shù)字)～N2(數(shù)字)”是指N1以上N2以下。
接著，對本發(fā)明的實施方式的熒光放電管及其電極進行說明。圖1是實施方式的熒光放電管的主要部分截面圖，該熒光放電管包括在內(nèi)壁面上形成有熒光膜8、封入有放電用氣體(氬氣等稀有氣體和水銀蒸氣)的玻璃管1、和設置在該玻璃管1的兩端部的構成一對冷陰極的電極2。
上述電極2中，一端開放的管部3和堵塞該管部3的一端的端板部4形成為一體。在上述端板部4上形成有嵌合供電用的棒狀的導電體5的一端的導電體定位用凹部6，以使上述導體5與上述管部3呈同心狀地排列。上述導電體5以內(nèi)外貫通玻璃管1的端部的方式使其密封，位于玻璃管1內(nèi)側的端部與上述凹部6嵌合，在與端板部4的邊界外周部，通過激光焊接、電阻焊接、釬焊等而熔接。供電用的引線7與位于上述玻璃管1外側的上述導電體5的另一端連接。
上述端板部4的厚度(熔接導電體5的部位的厚度t)形成為比上述管部3的管壁的厚度厚，使得能夠形成上述凹部6、并且能夠將端板部4充分地熔接在導電體5上。在小型的熒光放電管中，電極2的長度形成為4～10mm左右，管部3的壁厚形成為0.08～0.2mm左右，上述端板部4的厚度形成為上述管部3的壁厚的3～10倍左右。此外，端板部4上的凹部6的深度為管部3的管壁厚度以上，優(yōu)選為管壁厚度的2倍以上，另外，凹部6的底面與管部側內(nèi)面之間的厚度只要為管壁的厚度以上即可。
上述電極2由上述Ni-Nb電極用合金形成。通過使用上述Ni-Nb合金，能夠具有良好的冷成形性，并且與純Ni相比能夠降低濺射率，從而能夠提高燈的壽命。該筒狀電極能夠通過沖壓成形而一體成形。
在上述實施方式中，表示了導電體定位用凹部6與端板部4一體成形的例子，但上述凹部6并非一定必需。不過，通過形成上述凹部6，將導電體5與電極2的管部3呈同心狀地配置，因此，通過將上述導電體5與玻璃管1呈同心狀地密封，能夠容易地將電極2與玻璃管1呈同心狀地配置，能夠防止放電狀態(tài)的不均勻化，從而能夠實現(xiàn)放電的穩(wěn)定化和燈壽命的提高。當然，熒光放電管電極不限于沖壓成形，也可以如圖3所示，利用深沖成形而成形為有底筒狀。
以下，舉出實施例進一步具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不由該實施例而限定性地解釋。
實施例如表1所示，用真空感應爐在1500℃下將各種Nb量的Ni-Nb合金(4kg)熔解，將使用各熔液鑄造而成的鑄造片在大氣中在1100℃下熱煅后，在軋制開始溫度1100℃下進行熱軋，得到各Ni-Nb合金的熱軋板和熱軋線材。將這些熱軋材料在氮氣與氫氣的混合氣體(大氣壓)中退火(在900℃下保持2hr)。此后，對上述熱軋板實施冷軋，加工成板厚度為0.15mm的薄板。另外，對上述熱軋線材實施冷拔絲，加工成外徑為1.7mmΦ的線材。使用這樣制作出的試樣評價加工性，測定濺射率。加工性根據(jù)沖壓成形試驗和深沖成形試驗(杯突試驗)進行評價。
沖壓成形試驗通過將上述線材切斷為長度1.8mm的金屬棒，進行最終退火(在真空氣氛下在900℃下保持2hr)后，使用其，實際成形圖2所示的內(nèi)徑1.5mmΦ、外徑1.7mmΦ、全長5.4mm、導電體定位用凹部深度0.2mm的筒狀電極而進行。所使用的成形模具的沖頭(punch)，外徑為1.5mmΦ，前端部開口角為150°，材質為模具鋼(JIS標準SKD11)。另一方面，沖模(die)的內(nèi)徑為1.7mmΦ，材質為超硬合金(D種6號)。
在沖壓成形性的評價中，成形次數(shù)達到1000次時不發(fā)生沖模破損或沖頭變形，還能夠進行成形的情況為AA；能夠進行500次以上的成形，但在到達1000次之前，沖模破損或沖頭變形，因此不能進行成形的情況為A；在到達500次之前，沖模破損或沖頭變形，因此不能進行成形的情況為B。在實用上，希望能夠進行500次以上的成形，即為上述的AA或A。
在深沖成形性試驗中，將上述薄板切斷為100mm見方的大小，進行最終退火(在真空氣氛下在900℃下保持2hr)后，使用其，根據(jù)JISB 7729、7777進行杯突試驗。在杯突試驗中，將直徑20mm的球狀沖頭以5～20mm/min的速度壓入退火板試樣，直至試樣表面發(fā)生破裂，求出直至試樣表面發(fā)生破裂時沖頭前端的移動距離(稱為杯突值，單位mm)，如果杯突值為10以上，則深沖性良好，是實用上沒有問題的水平。
另外，濺射率根據(jù)以下的要領測定。從上述Ni-Nb合金薄板選取試驗片(10mm×10mm)，對試驗面進行鏡面研磨。使用離子束裝置(Veeco公司制造，型號VE-747)，以上述試驗片作為靶(target)，向靶與基板之間施加電壓(500V)，使氬離子(1.3×10-6Torr)向試驗面加速碰撞一定時間(120min)，進行濺射。在試驗面上形成有掩蔽鏡面的一部分的非濺射部，濺射后，在由濺射將試驗片的鏡面部削去而形成的濺射部與被掩蔽的非濺射部的邊界上形成臺階差。使用接觸式粗度計(Sloan公司制造，型號DEKTAK2A)測定該臺階差，使用下述式求得濺射率(/min)。另外，將各試樣的濺射率除以純Ni(試樣No.1)的濺射率，求出相對濺射率。將這些測定值一并示于表1。另外，在圖1中表示將Nb量與相對濺射率的關系整理后的圖。
濺射率＝臺階差()/濺射時間(120min)
表1

根據(jù)表1、圖1，發(fā)明例的試樣No.2～No.4中，相對濺射率為96％以下，可看出由Nb產(chǎn)生的良好的降低濺射的效果，并且可確認沖壓成形性、深沖成形性均達到實用水平。另一方面，根據(jù)圖1，Nb量超過6％的試樣No.5～試樣No.9中，由于添加Nb而暫且被抑制的濺射率再次轉為上升，濺射率反而惡化，并且成形性也劣化。
權利要求
1.一種熒光放電管電極用合金，其特征在于以質量％計，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余為Ni和不可避免的雜質。
2.一種熒光放電管電極，其特征在于具有一端開放的管部、和堵塞所述管部的另一端的端板部，所述管部和端板部成形為一體，所述熒光放電管電極由權利要求1所述的電極用合金形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的熒光放電管電極，其特征在于所述端板部形成為比管部的管壁厚度厚。
4.根據(jù)權利要求3所述的熒光放電管電極，其特征在于所述端板部在外側設置有與所述管部呈同心狀地配置的導電體定位用凹部。
5.一種熒光放電管，其特征在于，包括在內(nèi)壁面上形成有熒光膜、在其內(nèi)部封入有放電用氣體的玻璃管；與玻璃管呈同心狀并且貫通玻璃管的內(nèi)外地密封該玻璃管的兩端部的供電用導電體；以及配置在所述玻璃管的內(nèi)部、與所述供電用導電體的端部連接的一對電極，作為所述電極，使用權利要求2～4中任一項所述的熒光放電管電極，將所述供電用導電體呈同心狀地熔接在所述電極的端板部的外側。
全文摘要
本發(fā)明提供燈壽命長、成形加工性良好的熒光放電管電極用合金、熒光放電管電極、和具有該電極的熒光放電管。本發(fā)明的熒光放電管電極用合金由Ni－Nb合金形成，以質量％計，該合金含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余為Ni和不可避免的雜質。本發(fā)明的熒光放電管電極(2)由上述Ni－Nb合金形成，包括一端開放的管部(3)、和堵塞上述管部(3)的另一端的端板部(4)。優(yōu)選上述端板部(4)形成為比管部(3)的管壁厚度厚。另外，在上述端板部(4)上可以形成與上述管部(3)呈同心狀地配置的供電用導電體定位用凹部(6)。
文檔編號H01J61/067GK1993799SQ20058002550
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月25日 優(yōu)先權日2004年7月29日
發(fā)明者齋藤有弘, 三浦博志, 松原茂次 申請人:株式會社新王材料