(57)【要約】【課題】  主成分がＮｂで形成された放電電極と同等の寿命、放電特性が得られ、しかも支持導体との溶接性に優れる放電電極材を提供する。【解決手段】  本発明による放電電極用クラッド材１は、純ＮｉあるいはＮｉを主成分とするＮｉ基合金、又は純ＦｅあるいはＦｅを主成分とするＦｅ基合金で形成された中間層２と、前記中間層２の両面に接合され、純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金で形成された第１ニオブ層３および第２ニオブ層４とを備えたものである。前記クラッド材１を成形して電極用カップを得た後、支持電極を溶接する所定外表面部のニオブ層を除去し、中間層２を露出させることにより、支持電極を容易に溶接することができる。【選択図】      図１
2005183154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純ＮｉあるいはＮｉを主成分とするＮｉ基合金で形成された中間層と、前記中間層の一方の表面に接合された第１ニオブ層と、前記中間層の他方の表面に接合された第２ニオブ層とを備え、前記第１ニオブ層および第２ニオブ層が純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金で形成された放電電極用クラッド材。
【請求項２】
純ＦｅあるいはＦｅを主成分とするＦｅ基合金で形成された中間層と、前記中間層の一方の表面に接合された第１ニオブ層と、前記中間層の他方の表面に接合された第２ニオブ層とを備え、前記第１ニオブ層および第２ニオブ層が純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金で形成された放電電極用クラッド材。
【請求項３】
前記中間層は帯板状とされ、その中間層の幅方向の両端部の間に長さ方向に沿って帯状の第１ニオブ層および第２ニオブ層が少なくとも１列接合された請求項１又は２に記載した放電電極用クラッド材。
【請求項４】
前記中間層はその層厚が２０〜１００μm である請求項１から３のいずれか１項に記載した放電電極用クラッド材。
【請求項５】
前記第１ニオブ層はその層厚が１０〜２０μm であり、前記第２ニオブ層はその層厚が２０〜１００μm である請求項１から４のいずれか１項に記載した放電電極用クラッド材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載したクラッド材を用いて、一端が解放された管部の他端が端板部によって閉塞され電極用カップをその内側が前記クラッド材の第２ニオブ層側となるように一体的に成形し、成形した電極用カップの端板部の第１ニオブ層を除去して中間層を露出させた、放電電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶のバックライトとして用いられる蛍光放電管電極およびその電極材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置にはバックライトとして小形の蛍光放電管が用いられる。かかる蛍光放電管は、図５に示すように、内壁面に蛍光膜（図示省略）が形成され、その内部に放電用ガス（アルゴンガス等の希ガスおよび水銀蒸気）が封入されたガラス管５１と、そのガラス管５１の両端部に設けられた一対の冷陰極を構成する放電電極５２を備えている。前記放電電極５２は、一端が開口した管部５３を有し、管部５３の他端が端板部５４にて閉塞されたカップ状に一体的に成形されている。前記端板部５４の外表面には前記ガラス管５１の端部を貫通して封止された軸状の支持導体５５の一端が溶接され、この支持導体５５の他端にリード線５７が接続される。前記支持導体５５は一般的にＷ（タングステン）で形成され、通常、放電電極５２とは大気中でレーザ溶接される。
【０００３】
前記放電電極５２は、従来、純Ｎｉによって形成され、そのサイズは、バックライト等の小形の蛍光放電管用のものでは、例えば内径１．５mm程度、全長５mm程度、管部５３の肉厚０．１mm程度である。かかる放電電極は、通常、前記管部の肉厚と同等の厚さを有する純Ｎｉ薄板を深絞り成形することによって一体的に成形される。
【０００４】
上記のとおり、蛍光放電管用の放電電極は、成形性が良好で、材質的にも安定な純Ｎｉによって形成されていたが、ランプ寿命が比較的短いという問題がある。すなわち、蛍光放電管は点灯の際、電極にイオン等が衝突して電極金属から原子を放出する現象（スパッタリング）が生じる。このスパッタリングによって電極金属は消耗し、また放出された電極金属の原子は、ガラス管内に封入された水銀と結合し、ガラス管内の水銀蒸気を消耗させる。従来、電極金属を形成するＮｉは、スパッタの際の原子放出量が多い、すなわちスパッタ率が高く、水銀の消耗が大きいため、放電管の寿命が低下しやすいという問題がある。
【０００５】
このため、近年、特開２００２−１１００８５号公報（特許文献１）に記載されているように、成形加工性が良好で、スパッタ率が低く、しかも放電特性（二次電子放出特性）の良好なＮｂ（ニオブ）で放電電極を形成することが試みられている。
【特許文献１】特開２００２−１１００８５号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＮｂはＮｉに比して非常に高価であり、また高融点（２７９３℃）であり、同じく高融点金属であるＷ（融点３６５３℃）の支持導体との溶接の際に、高温で溶接する必要があるため、溶接部に比較的強固な酸化膜が形成され易い。この酸化膜が付着したまま、支持導体が溶接された放電電極をガラス管内に密封すると、放電中に酸化膜が分解して発生した酸素と管内面の蛍光膜とが反応し、蛍光膜を劣化させるため、支持導体を溶接後に電極表面に形成された酸化膜を除去する工程が必要になる。この酸化膜除去工程は製造コストを上昇させ、また生産性を低下させる大きな要因になっている。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、純ＮｂあるいはＮｂを主成分とする合金で形成された放電電極と同等の寿命、放電特性が得られ、しかも支持導体との溶接性に優れ、溶接後の酸化膜除去工程を省略することができる放電電極材、および同材で形成された放電電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる放電電極用クラッド材は、純ＮｉあるいはＮｉを主成分とするＮｉ基合金、または純ＦｅあるいはＦｅを主成分とするＦｅ基合金で形成された中間層と、前記中間層の一方の表面に接合された第１ニオブ層と、前記中間層の他方の表面に接合された第２ニオブ層とを備え、前記第１ニオブ層および第２ニオブ層が純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金で形成されたものである。
【０００９】
このクラッド材によれば、第１ニオブ層および第２ニオブ層が純ＮｂあるいはＮｂ基合金（以下、両者を特に区別しない場合、単にＮｂということがある。）によって形成されているので、放電に実質的に寄与する電極の内表面部および外表面部のみをＮｂで形成することができ、全体をＮｂで形成した場合と同等の放電特性を確保しながら、材料コストを低減することができる。しかも、中間層を形成する導電性金属材は、Ｎｂに比して耐酸化性、溶接性の良好な純ＮｉあるいはＮｉ基合金（以下、両者を特に区別しない場合、単にＮｉということがある。）または純ＦｅあるいはＦｅを主成分とするＦｅ基合金（以下、両者を特に区別しない場合、単にＦｅということがある。）で形成されているので、このクラッドを用いて電極用カップを成形した後、そのカップの端板部の外表面を形成するニオブ層を研削や研磨によって除去するだけで簡単に中間層が露出する。この中間層の露出部は耐酸化性および支持導体との溶接性に優れるため、支持導体の溶接に際し、酸化膜除去工程を省略することができる。このため、生産性に優れ、製造コストを低減することができる。なお、前記支持導体と中間層との溶接は、抵抗溶接法によって行うことが好ましい。抵抗溶接法によればニオブ層を溶融させずに中間層と支持導体とを溶接することができる。
【００１０】
前記中間層を形成する導電性金属材として純ＮｉあるいはＮｉ基合金を用いた場合、純ＦｅやＦｅ基合金に比して良好な耐食性および電気伝導性を兼備するため好ましい。良好な耐食性を備えることにより、電極製造過程での発錆を防止することができ、取り扱い性が向上し、電極の汚染を防止することができる。
【００１１】
また、前記クラッド材において、前記中間層を帯板状とし、その幅方向の両端部の間に帯状の第１ニオブ層および第２ニオブ層を長さ方向に沿って少なくとも１列接合することができる。
このように第１ニオブ層および第２ニオブ層を中間層の幅方向中央部に配置することによって、中間層の両端部をプレス成形の際の板押さえ部や送り部として利用することができ、また第１ニオブ層および第２ニオブ層の接合領域が少なくなるため、Ｎｂの使用量をより低減することができる。
【００１２】
前記中間層の厚さとしては、支持導体との溶接には２０μm 程度あればよく、１００μm 程度以下の厚さがあれば十分である。また、前記第１ニオブ層の層厚は１０〜２０μm 程度、前記第２ニオブ層の層厚は２０〜１００μm 、好ましくは４０〜８０μm 程度とするのがよい。本発明者の観察によると、電極寿命に達する際のＮｂの板厚減耗量は、最も激しく損耗する電極内側底部で２０μm 程度であるため、電極の内表面部を形成する第２ニオブ層の厚さは２０〜１００μm 程度あれば十分であり、これより厚くしても無駄なＮｂ量が増加するだけである。一方、電極外表面部も放電初期に放電が生じるため減耗するが、電極内表面部に比して僅かであるので、外表面部を形成する第１ニオブ層の厚さは１０〜２０μm 程度あればよい。勿論、カップ状電極の成形に際しては、層厚の厚い第２ニオブ層側が電極内側となるように成形する。
【００１３】
また、本発明の放電電極は、前記クラッド材を用いて、一端が解放された管部の他端が端板部によって閉塞され電極用カップをその内側が前記クラッド材の第２ニオブ層側となるように一体的に成形し、成形した電極用カップの端板部の第１ニオブ層を除去して中間層を露出させたものである。
この放電電極によると、定常状態での放電および初期放電に実質的に寄与する電極の内表面部および外表面部のみをＮｂで形成するので、放電に寄与しない中間部の無駄なＮｂ量を節約して材料コストを低減することができる。しかも溶接性の良好な中間層が端板部の外表面に露出しているので、支持導体との溶接性も良好であり、支持導体溶接後の酸化膜除去工程は不要であり、生産性に優れる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のクラッド材によれば、放電に寄与する第１ニオブ層、第２ニオブ層を純ＮｂあるいはＮｂ基合金によって形成し、中間層を耐酸化性、溶接性の良好な純ＮｉあるいはＮｉ基合金、純ＦｅあるいはＦｅ基合金で形成したので、純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金で形成された放電電極と同等の寿命、放電特性が得られ、しかも放電に寄与しない不要なＮｂ量を節約することができ、さらに電極用カップに成形後、溶接部位の外表面部を形成するニオブ層を除去するだけで支持導体を簡単容易に溶接することができ、酸化膜除去処理を行う必要がなく、生産性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る放電電極用クラッド材１の断面図を示しており、このクラッド材１は支持導体との溶接性に優れ、かつクラッド材の焼鈍温度にて溶融しない導電性金属で形成された中間層２の両面に純ＮｂあるいはＮｂを主成分とするＮｂ基合金によって形成された第１ニオブ層３、第２ニオブ層４を備えている。前記Ｎｂ基合金はＮｂ量が９０mass％以上、より好ましくは９５mass％以上、より好ましくは９８mass％以上のものが望ましい。
【００１６】
前記中間層１を形成する導電性金属としては、純ＮｉあるいはＮｉを主成分とするＮｉ基合金、または純ＦｅあるいはＦｅを主成分とするＦｅ基合金が好ましい。特に純ＮｉあるいはＮｉを主成分とするＮｉ基合金はＦｅ系金属に比して良好な耐食性および電気伝導性を兼備しているため好ましい。
【００１７】
前記Ｎｉ基合金は、Ｎｉ量が９０mass％以上のものが好ましく、例えば、Ｎｂ、Ｔａを単独あるいは複合して１０mass％以下を含み、残部Ｎｉおよび不可避的不純物よりなるＮｉ−Ｎｂ合金、Ｎｉ−Ｔａ合金、Ｎｉ−Ｎｂ−Ｔａ合金を用いることができる。Ｎｂ、Ｔａは、この程度の添加量であれば成形性を害することはなく、また水銀蒸気に対する耐食性を向上させる効果を有する。また、Ｗを１０mass％以下を含有し、残部実質的にＮｉからなるＮｉ−Ｗ合金を用いることができる。ＷもＮｂ、Ｔａと同様、水銀蒸気に対する耐食性を向上させることができる。ＷとＮｂおよび／またはＴａとを複合添加することもできるが、この場合は合計量で１０mass％以下に止めることが好ましい。Ｎｉ基合金として、優れた電気導電性を得るには、Ｎｉ量を９８mass％以上とするのがよい。
【００１８】
また、前記Ｆｅ基合金としては、炭素鋼やステンレス鋼を用いることができる。前記炭素鋼としては、Ｃ含有量が０．１mass％程度以下の低炭素鋼が好ましい。ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼やＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼など、各種のステンレス鋼を用いることができる。もっとも、ステンレス鋼は、ニオブ層との拡散接合性に優れ耐食性も良好であるが、電気伝導性は純Ｆｅや低炭素鋼、Ｎｉ系金属に比して劣る。
【００１９】
前記中間層は、支持導体との溶接性が確保できればよく、２０μm 程度あればよく、１００μm 程度以下で十分であるが、好ましくは４０〜８０μm 程度に設定するのがよい。
また、カップ状電極の内側表面を形成することになる第２ニオブ層４は、一般的には外側表面を形成することになる第１ニオブ層３と同等あるいはそれより厚く形成することが好ましい。例えば、前記第２ニオブ層４は、放電電極の消耗形態から２０μm 程度あればよいが、局所的な消耗も考えられるので、他の層やクラッド材の全肉厚とのバランスを考慮して２０〜１００μm 程度、好ましくは４０〜８０μm 程度とすればよい。また、カップ状電極の外表面部を形成することになる第１ニオブ層３は、電極の消耗が軽微であるので１０〜２０μm 程度とすればよい。一方、絞り成形性の確保からクラッド材の全肉厚は０．１〜０．２mm程度とするのがよい。クラッド材の全体に対する各層の厚さは、第１ニオブ層を１０〜２０μm とし、中間層厚さ／第２ニオブ層厚さを０．８〜１．２程度にすることが望ましい。
【００２０】
また、前記第１ニオブ層３および第２ニオブ層４は、図１に示すように、中間層２の表裏全面に接合されていてもよいが、図２に示すように、中間層１を帯板状の形態とし、その幅方向の両端部を除いて、中央部のみにＮｂからなる帯状の第１ニオブ層３および第２ニオブ層４を対向した接合した帯状クラッド材（部分クラッド材）１Ａとしてもよい。図例では、１列の第１ニオブ層２を備えるが、帯状の第１ニオブ層およびこれに対向配置された第２ニオブ層を複数列、中間層の長さ方向に沿って配置するようにしてもよい。
【００２１】
このような帯板状クラッド材１Ａを用いて、電極用カップを連続して成形する場合、帯板状クラッド材の両端部はプレスへの供給案内部となったり、プレス成形の際の板押さえ部として用いられ、その中央部が連続的に電極用カップにプレス成形される。成形後、前記両端部は廃棄されるため、この部分を高価なニオブ層によって被覆する必要はなく、上記の部分クラッド材のように、中央部のみに第１および第２ニオブ層を形成するだけで十分である。このような部分クラッド材とすることにより、材料コストをより低減することができる。具体的には、外径１．７mm程度、長さ５mm程度の電極用カップを連続的に深絞り成形する場合、電極用カップの成形に用いられる中央部（第１ニオブ層が１列の場合）は８mm程度、各端部は２mm程度とされる。
【００２２】
図３は前記実施形態に係るクラッド材１を用いて深絞り成形した電極用カップ２０Ａを示す。前記電極用カップ２０Ａは、一端が解放された管部２１の他端が前記管部２１と共に一体的に成形された端板部２２Ａによって閉塞されており、その内表面部が前記クラッド材１の第２ニオブ層４によって形成され、外表面部が第２ニオブ層４に比して肉厚の薄い第１ニオブ層３によって形成されている。
前記電極用カップ２０Ａは、前記クラッド材１（１Ａ）から打ち抜き加工された円板状ブランク材を成形素材として深絞り成形される。前記ブランク材の打ち抜き加工に際しては、その一部を素材と連結した状態にしておき、電極用カップを深絞り成形後に、連結部から分離するようにしてもよい。
【００２３】
このようにして成形された電極用カップ２０Ａは、前記端板部２２Ａにおいて、第１ニオブ層３が研削加工や研磨加工などの適宜の加工によって除去される。これによって、図４に示すように、溶接性の良好な中間層２が露出したカップ状放電電極２０を得る。
【００２４】
ここで、前記クラッド材の製造方法について説明する。
クラッド材１の中間層２の元になる、Ｎｉ系あるいはＦｅ系金属シートの一方の面に第１ニオブ層の元になるＮｂシートを、他方の面に第２ニオブ層の元になるＮｂシートを重ね合わせてロール圧接する。ロール圧接における圧下率は、通常、５０〜７０％程度でよく、圧接後は１０００〜１１００℃程度の温度で数分程度保持する拡散焼鈍を施す。拡散焼鈍は、ＮｂがＮ2 、Ｈ2 と反応するので、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下もしくは真空下で行うことが好ましい。さらに、拡散焼鈍後、必要に応じて冷間で仕上圧延してもよく、これによって板厚を調整することができる。また、仕上圧延後、必要に応じて材質を軟化させるため、前記拡散焼鈍と同様の条件で軟化焼鈍を施してもよい。
【００２５】
以上のようにして製造されたクラッド材は、必要に応じて適宜の幅にスリットされ、さらにブランク材が打ち抜き加工され、プレス成形に供される。なお、図２の部分クラッド材１Ａの場合、予め目的とする帯板の幅にスリットされたシート材を用いて、ロール圧接、拡散焼鈍、仕上圧延が施される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態にかかる放電電極用クラッド材の要部断面図を示す。
【図２】変形例にかかる放電電極用クラッド材の横断面図を示す。
【図３】電極用カップの縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる蛍光放電管用放電電極の縦断面図である。
【図５】従来の蛍光放電管用放電電極を備えた蛍光放電管の要部断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１，１Ａ  クラッド材
２  中間層
３  第１ニオブ層
４  第２ニオブ層
２０  放電電極
２１  管部
２２  端板部
【図１】
2005183154.tif 000003
【図２】
2005183154.tif 000004
【図３】
2005183154.tif 000005
【図４】
2005183154.tif 000006
【図５】
2005183154.tif 000007