專利名稱：陰極射線管頸玻璃的制作方法
技術領域：
本發明涉及陰極射線管，更具體地涉及與陰極射線管管殼的其它玻璃部件相容的頸玻璃。
背景技術：
常規陰極射線管外殼包括面板、錐體、管頸和電子槍底座。這幾個部件通常是分別制造，然后密封在一起形成完整的外殼。將其它的陰極射線管部件(如屏框和熒光屏)安裝在外殼中，抽真空和密封后形成功能管。
陰極射線管的管頸部分一般由玻璃熔體拉制成管材。這種管材一般用維洛法或下拉法拉制。這種管材從連續玻璃熔窯的工作帶和旋轉環連續拉制。這種方法例如記載在美國專利2,009,326和2,009,793(維洛)以及關于玻璃的書GlassThe Miracle Maker,C.J.Phillips,Pitman Publishing Corporation(1941)的第210-211頁中。
將這樣一長段拉制的玻璃管材冷卻，切割成較短長度，用作陰極射線管外殼的管頸部件。美國專利5,192,718(Danielson)描述了特別適于拉制陰極射線管外殼所用玻璃管頸的一類硅酸鉛玻璃。Danielson提出的這類玻璃具有較低的液相線溫度，就避免了當管材通過工作帶/旋轉環出口拉制時在該出口處出現會產生麻煩的玻璃析晶問題。
根據Danielson專利的實施例2開發了一種用于制造玻璃管頸的玻璃。該玻璃在陰極射線管的制造過程中一般產生令人滿意的密封效果。然而，這種玻璃被認為是質地較硬的玻璃，即該玻璃具有較高的溫度-粘度曲線。對于密封的目的，用具有強熱火焰的噴燃器才能獲得良好的結果。然而，噴燃器中的變化以及由此引起的火焰溫度的變化會導致密封性能變差。這樣可能會在密封部位產生裂縫。
因此，需要提供一種普遍適用的管頸玻璃。這種玻璃可適應于不同的密封工藝，而不會在密封部位產生裂縫。同時保留目前市售玻璃玻璃的其它必需性質，對其進行改進則更好。
本發明的基本目的是提供一種改進的管頸玻璃。
本發明的另一個目的是一種用于陰極射線管中密封的改進的管頸部件。
本發明的第三個目的是提供一種適于在錐體部件和電子槍底座之間進行密封以形成陰極射線管外殼的管頸部件。
本發明的第四個目的是提供一種能適應不同火焰密封方法和噴燃器同時避免在密封部位產生裂縫的管頸玻璃。
這些目的和其它目的能夠通過實施下述的本發明達到。
發明概述本發明部分涉及一種陰極射線管。該陰極射線管包括錐體玻璃部件、電子槍玻璃底座和改進的管頸玻璃部件。該管頸玻璃部件密封連接到上述的電子槍底座和錐體部件上，該管頸玻璃部件的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1。按氧化物為基準的重量百分數計算，該管頸玻璃部件的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
本發明還涉及一段由硅酸鉛玻璃熔體拉制的玻璃管材，該玻璃的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1。按氧化物為基準的重量百分數計算，該玻璃管材的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
本發明的另一方面是一類硅酸鉛玻璃。該類玻璃的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1。按氧化物為基準的重量百分數計算，該類玻璃的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
發明的簡要說明附圖
中的單個圖是一個分解圖，它顯示一種代表性陰極射線管的各個基本部件。陰極射線管總體上用數字10表示。陰極射線管10的基本部件包括裙形面板部件12、圓錐形錐體部件14、管頸部件以及上面安裝電子槍20(示意性畫出)的環形部件18。在將這些部件安裝成外殼時，管頸部件16的一端22用火焰密封到玻璃環18的一端24上。玻璃環18可以由購自康寧公司，產品號為0120的硅酸鉛玻璃制成。按以氧化物為基準的重量百分數計，該玻璃基本上含有57％SiO2、30％PbO、4％Na2O、8％K2O和1％Al2O3。
管頸部件16的另一端26密封到錐體部件14的細端28上。錐體部件14可由本領域中已知的各種玻璃制成。一種這樣的玻璃購自康寧公司，產品號為0138。按以氧化物為基準的重量百分數計，該玻璃基本上含有50.3％SiO2、4.7％Al2O3、22.5％PbO、4.3％CaO、2.9％MgO、6.1％Na2O、8.5％K2O和0.1-0.2％F、SrO、BaO和澄清劑。
本發明涉及用于制造管頸部件16的改進玻璃。因此，現這些玻璃及其性質進行描述。
經驗表明，基于Danielson專利的市售玻璃不適應于所有的密封方法。因此就得研究適應性更好的頸玻璃，即這種玻璃能適應密封時間和溫度的變化。人們認為，管頸玻璃至少應滿足一些電學性質、輻射吸收性質和物理性質的要求。這些性質包括大于8.0歐姆-厘米(350℃時的Log R)的電阻率、在0.6埃波長至少為95厘米-1的線性X-射線吸收率，并且在由熔體拉制管子過程中不致析晶。
在玻璃所用的組分上也很需要盡可能接近于現有的玻璃。這樣可便于轉產這種玻璃時無需費事去掌握熔制一種新玻璃的方法。因此，最初的努力集中于改進現有的玻璃。最有可能成功的兩個方面是熱膨脹系數(CTE)和粘度-溫度曲線。粘度-溫度曲線表示玻璃的硬度。
最初的努力是在不影響其它性質的條件下降低現有玻璃的整個粘度-溫度曲線的溫度值。一個目標是降低10℃左右。據認為，這樣就可以使用一種不致象現有玻璃要求那樣溫度高的密封火焰。
一種方法是用1或2％Na2O取代K2O和，并類似地用PbO取代堿土金屬氧化物BaO和SrO。同時，對其它的組分(如SiO2和Al2O3)進行稍微的調節。這些取代將熔融區的溫度增加得太高，另一方面又將曲線降低得太多。
其次，通過用PbO取代K2O和SiO2來改進原玻璃。這樣產生了與現有玻璃明顯不同的曲線。在取得這些結果之后，就研究了一些居中的混合物，看看是否能更接近地達到所述目標。
由這些混合物獲得的結果已產生了一小類能達到較低粘度-溫度曲線目標的玻璃。按以氧化物為基準的重量百分數計，這些玻璃的較窄組成范圍為SiO246.5-49.5Al2O31.5-2.0Na2O 0.5-1.5K2O 10-12SrO2.0-3.0BaO1.0-1.8PbO32-34ZnO1-1.5Sb2O30.3-1.0這些玻璃具有如下重要性質軟化點 640-650℃退火點 460-472℃應變點 420-430℃CTE 94-97×10-7/℃在0.6埃的計算Mμ ＞100電阻率(歐姆厘米/350℃) ＞8.25它們表示一類在Danielson專利中沒有具體公開的可選用的玻璃，而其性能優于該專利中公開的玻璃。
用組分含量(按重量百分數計)在如下更窄一些范圍內的玻璃，則可獲得最佳的性能SiO246.5-48.5Al2O31.5-2.0Na2O 0.75-1.5K2O10.5-11.5SrO 2.0-3.0BaO 1.0-1.5PbO 32-34ZnO 1-1.5Sb2O30.3-1.0
表Ⅰ列出了本發明一些示例性組成以及Danielson專利中實施例8的組成(用于對比)。這些組成是以氧化物為基準的重量百分數表示的分析值。也列出了對這些玻璃試樣測得的性能。
表Ⅰ
用生產型原料的管紊流狀(turbular)混合批料，分別熔制了重3千克(約6磅)每種組成的玻璃熔體。是將這些批料放在鉑坩堝中，然后在1550℃的氧氣窯爐中熔制4小時。熔體是在帶蓋的坩堝中制成的，然后倒入15×30×1.25厘米(6×12×0.5＂)成形玻坯用的模具中，以便得到測試用的試樣。在490℃將該玻坯退火。
物理性質(軟化點、退火點和應變點以及熱膨脹系數)用常規的ASTM方法測量。對于0.6埃單元輻射的X-射線吸收系數可用測得的X-射線密度和已知的組成因子進行計算。電阻率和膨脹失配程度可按常規的方法進行測量。
一般來說，組成上的少量變化對于機械強度和電阻率的變化很小。然而令人驚奇的發現，本發明玻璃的值比目前使用的玻璃高得多。
彎曲強度用四點彎曲裝置進行測量。該裝置采用的是300和100毫米的負載跨距和直徑為19.2毫米的鋼針負載。還用三點彎曲裝置測量了彎曲強度，該裝置用的是50毫米的支承跨距和直徑為24.1毫米的鋼針負載。用這兩種測量裝置將表1中實施例5的玻璃與兩種市售的管玻璃進行對比。每種裝置對每種玻璃測量九次所得的平均值列于表Ⅱ中，其中機械強度值的單位為psi。
表Ⅱ玻璃跨距 5 X Y50毫米621957095813300毫米 739668217462介電強度的測量在室溫下用1/6厘米(1/16＂)不銹鋼電極進行。對每種玻璃測試10個試樣，其厚度一般為0.25-0.28納米(10-11密耳)。玻璃5介電強度的平均值為5718伏/密耳，市售X玻璃的平均值為4474伏/密耳，市售Y玻璃的平均值為4712伏/密耳。
0120號電子槍座玻璃和0138號錐體玻璃的性質，可以預料與管頸玻璃會有一定的失配。需要盡可能地減少這種失配，并將其均勻地分攤到與0120號玻璃和0138號玻璃的密封部位上。現已發現，用玻璃5可基本上達到上述目的。玻璃5與0120號玻璃間的失配為98ppm，玻璃5與0138號玻璃間的失配為94ppm。因此，玻璃5可視為是最佳的實施方式。
權利要求
1．一種陰極射線管，它包括錐體玻璃部件、玻璃電子槍底座和管頸玻璃部件，該管頸玻璃部件密封連接到所述的槍底座和錐體部件上，該改進的管頸玻璃部件的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1，按氧化物為基準的重量百分數計算，該管頸玻璃部件的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
2．如權利要求1所述的陰極射線管，其特征在于該管頸部件的組成基本上為46.5-48.5％SiO2、1.5-2.0％Al2O3、0.75-1.5％Na2O、10.5-11.5％K2O、2.0-3.0％SrO、1.0-1.5％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和0.3-1.0％Sb2O3。
3．如權利要求1所述的陰極射線管，其特征在于其中的管頸部件的軟化點為645℃，退火溫度為464℃，應變點為423℃，熱膨脹系數為95.2×10-7/℃，線性X-射線吸收值為105cm-1,按氧化物為基準的重量百分數計算，該管頸玻璃部件的組成基本上為47.3％SiO2、1.6％Al2O3、1.1％Na2O、10.9％K2O、2.5％SrO、1.4％BaO、33.4％PbO、1.2％ZnO和0.6％ZnO和0.6％Sb2O3。
4．一段由硅酸鉛玻璃熔體拉制的玻璃管材，其特征在于該玻璃的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1。按氧化物為基準的重量百分數計算，該玻璃的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
5．如權利要求4所述的玻璃管材，其特征在于該玻璃的組成基本上為46.5-48.5％SiO2、1.5-2.0％Al2O3、0.75-1.5％Na2O、10.5-11.5％K2O、2.0-3.0％SrO、1.0-1.5％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和0.3-1.0％Sb2O3。
6．如權利要求4所述的玻璃管材，其特征在于該玻璃的軟化點為645℃，退火溫度為464℃，應變點為423℃，熱膨脹系數為95.2×10-7/℃，線性X-射線吸收值為105cm-1，按氧化物為基準的重量百分數計算，該玻璃的組成基本上為47.3％SiO2、1.6％Al2O3、1.1％Na2O、10.9％K2O、2.5％SrO、1.4％BaO、33.4％PbO、1.2％ZnO和0.6％Sb2O3。
7．一類硅酸鉛玻璃，其特征在于該類玻璃的軟化點為640-650℃，退火溫度為460-472℃，應變點為420-425℃，熱膨脹系數為94-97×10-7/℃，線性X-射線吸收值至少為100cm-1。按氧化物為基準的重量百分數計算，該玻璃的組成基本上為46.5-49.5％SiO2、1.5-2％Al2O3、0.5-1.5％Na2O、10-12％K2O、2-3％SrO、1-1.8％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和澄清劑。
8．如權利要求7所述的硅酸鉛玻璃，其特征在于該玻璃的組成基本上為46.5-48.5％SiO2、1.5-2.0％Al2O3、0.75-1.5％Na2O、10.5-11.5％K2O、2.0-3.0％SrO、1.0-1.5％BaO、32-34％PbO、1-1.5％ZnO和0.3-1.0％Sb2O3。
9．如權利要求7所述的硅酸鉛玻璃，其特征在于該玻璃的軟化點為645℃，退火溫度為464℃，應變點為423℃，熱膨脹系數為95.2×10-7/℃，線性X-射線吸收值為105cm-1，按氧化物為基準的重量百分數計算，該玻璃的組成基本上為47.3％SiO2、1.6％Al2O3、1.1％Na2O、10.9％K2O、2.5％SrO、1.4％BaO、33.4％PbO、1.2％ZnO和0.6％Sb2O3。
全文摘要
一種具有改進管頸玻璃部件的陰極射線管。該管狀玻璃頸部件的軟化點為640－650℃,退火溫度為460－472℃,應變點為420－425℃,熱膨脹系數為94－97×10
文檔編號C03C4/08GK1310694SQ99808950
公開日2001年8月29日 申請日期1999年6月21日 優先權日1998年7月21日
發明者D·A·特瑪羅 申請人:康寧股份有限公司