專利名稱：扁平高強度陰極射線管玻錐、制造方法及其組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陰極射線管及其制造技術(shù)，具體說涉及一種扁平高強度陰極射線管玻錐、制造方法及其組合物。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的陰極射線管如圖1和圖2所示，由玻錐1和玻屏2構(gòu)成，玻錐1由與錐主體部3、偏轉(zhuǎn)部8(圖1)和管頸4構(gòu)成。組成顯示屏?xí)r，偏轉(zhuǎn)線圈設(shè)置在錐偏轉(zhuǎn)部8(圖1)上。一端為矩形開口的玻錐1和玻屏2通過低熔點玻璃封接在一起，在管頸4內(nèi)設(shè)置有能夠發(fā)射三束電子束的電子槍。
陰極射線管在內(nèi)部抽成真空條件下工作的，由于三束電子是通過有許多小孔的陰罩打到內(nèi)面涂有紅、綠、藍(lán)三色熒光粉點陣，利用設(shè)置在陰極射線管的錐偏轉(zhuǎn)部8(圖1)四周的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場力使電子槍射出的電子束發(fā)生偏離。電子束通過陰罩射到涂有熒光粉的玻屏2內(nèi)表面，使顯示屏顯示。電子束能否射到整個玻屏2的每一個部位，偏轉(zhuǎn)線圈形成的磁場力強度起著決定性作用，另外，偏轉(zhuǎn)線圈的設(shè)置位置以及結(jié)構(gòu)也是一個非常重要的因素。傳統(tǒng)的玻錐1具有縱深度厚，重量大，做成電視機以及顯示器時，存在著重量和體積大，搬運不方便、占據(jù)空間大等缺陷。目前，陰極射線管玻殼也在向扁平化、輕量化方向發(fā)展，需要縮小玻錐的縱深度，但是，在發(fā)展的同時也帶來了一些新的課題需要解決。例如偏轉(zhuǎn)角度大、強度低、屏幕失真等新的問題。
中國專利號200310103381.8公開了一種陰極射線管玻殼的凹凸形玻錐，包括連接在管頸下方的偏轉(zhuǎn)部、主體部、側(cè)壁部所構(gòu)成的玻錐，與側(cè)壁相連的主體部和偏轉(zhuǎn)部之間有一圈由2個弧度不同、方向大致相反的凹凸形矩形棱環(huán)，其兩個弧度的R1和R2之間是平滑地連接，兩個R部的另一端分別與主體部和偏轉(zhuǎn)部相連。
中國專利號200410049640.8公開了一種用于陰極射線管的扁平形玻錐，包括連接在管頸下方以偏轉(zhuǎn)部、凸凹波浪形部分、主體部、封接邊部所構(gòu)成的玻錐，所述凹凸的波浪形部分連接于主體部和偏轉(zhuǎn)部之間，并且凹凸波浪形部分在玻錐的中心軸線方向上的視圖為圓環(huán)狀。
對于扁平形玻錐來講，就不能輕易地通過調(diào)整形狀、匝數(shù)來改變射線的運動軌跡了，必須通過改變的形狀，特別是改變偏轉(zhuǎn)部的形狀來改變電子束在陰極射線管內(nèi)部的運動軌跡。但是，隨著顯示器以及電視機屏幕的增大，偏轉(zhuǎn)角度的增大，特別是近年來數(shù)字化電視的播放，寬高比為16∶9的寬屏幕電視機被廣泛使用，加大了電子束到達(dá)顯示屏幕邊部附近以及四角的難度，減少了電子束到達(dá)角部位置的數(shù)量，造成邊部或角部位置圖像的失真。這就需要提高電子束到達(dá)邊部以及四角部的磁場強度。
中國專利號03153025.7公開了一種陰極射線管用玻錐，該陰極射線管用玻錐的特征在于，偏轉(zhuǎn)角為120°以上，在偏轉(zhuǎn)線圈部周圍的玻錐主體部上形成凹陷部，凹陷部的深度為10mm以上，在玻錐主體部的外表面上發(fā)生的拉伸應(yīng)力能夠成為最大值σVTmax的位置上形成壓縮應(yīng)力層，壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力值σc為80～350MPa，且壓縮應(yīng)力層的厚度為60μm以上，所述σVTmax為10～100MPa。它是將設(shè)置偏轉(zhuǎn)線圈部的玻璃部分變成矩形錐度，并將偏轉(zhuǎn)部的玻璃內(nèi)表面四角向外凹陷，用以減少電子束損耗的，但是，由于這種方法減少了玻錐偏轉(zhuǎn)部對角的厚度，同時增大了玻璃厚薄度的不同，造成在角部的應(yīng)力集中，使玻錐的強度減小。由于陰極射線管在制造過程中要升溫到400度以上，進(jìn)行排氣等工藝處理，內(nèi)部壓力達(dá)到10-5Torr左右真空負(fù)壓，由于下沉部分強度的減弱，對于扁平型顯像管來說，就容易在抽真空排氣中發(fā)生爆縮，降低顯像管的成品率。特別是近年來，純平玻殼的開發(fā)，對玻璃的應(yīng)力要求更加高了，所以，解決顯示屏的失真，加大玻璃的強度是需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種扁平高強度陰極射線管玻錐，有效地解決了扁平化的陰極射線管顯示屏短邊附近以及角部顯示失真問題，并且增強了玻錐的壓應(yīng)力。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種扁平高強度陰極射線管玻錐，包括與錐主體部連接的過渡部、偏轉(zhuǎn)部和管頸，所述過渡部由下沉部和凸起部構(gòu)成，所述扁平高強度陰極射線管玻錐外表面的下沉部和凸起在強化后的最終應(yīng)力差在0.2MPa～30MPa之間，最好在0.2MPa～12MPa范圍內(nèi)。
所述物理強化后的下沉部和凸起部外表面的壓縮應(yīng)力在3MPa～35MPa之間。所述扁平高強度陰極射線管玻錐內(nèi)、外表面在物理強化后的應(yīng)力差在0.5MPa～15MPa之間，最好在0.2MPa～10MPa范圍內(nèi)。所述扁平高強度陰極射線管玻錐外表面的下沉部和凸起部的壓縮應(yīng)力在30MPa～370MPa之間最好在。
所述扁平高強度陰極射線管玻錐內(nèi)表面的下沉部和凸起在離子強化后的應(yīng)力差在0.2MPa～30MPa之間，最好在0.2MPa～10MPa范圍內(nèi)。所述扁平高強度陰極射線管玻錐選用的材料含有Li2O，其中Li2O的含量在0.05％～1.5％之間。所述扁平高強度陰極射線管玻錐選用的材料含有45％～58％的SiO2，0.5％～8％的Al2O3，0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量不得低于5％。所述凸起部整體呈矩形，所述矩形的四個角圓滑過渡，并且向錐體的開口部延伸。所述延伸后圓弧的半徑大于所述矩形的短邊和長邊的交點到所述圓弧圓心的距離。所述凸起部和下沉部圓滑過渡連接，所述凸起部和下沉部的弧度不相同。
設(shè)置有下沉部的玻錐能夠減少顯示器以及電視機的縱深度，這樣的設(shè)置適用于大屏幕電視機顯示屏，特別適用于偏轉(zhuǎn)角度大于100度的顯示屏，因為大于100度的一般顯像管，在抽真空以后，錐主體部張應(yīng)力要大于偏轉(zhuǎn)部的張應(yīng)力，為了緩解主體部的張應(yīng)力，利用這種結(jié)構(gòu)，可以松弛主體部的張應(yīng)力。設(shè)置有下沉部、凸起部后，使得在設(shè)置有開口為矩形玻錐的陰極射線管中，縮短了電子束到達(dá)屏幕短邊間的距離，減少了電子束到達(dá)屏幕短邊的時間與磁場強度。利用本發(fā)明選用的材料能夠成倍提高玻璃抗彎曲強度，對增強扁平型玻錐的整體強度特別是對提高在真空下的拉伸強度大的玻璃主體部等部位的抗拉強度起著重要的作用。
特別是本發(fā)明選用的材料中含有Li2O，可以有效地增強玻錐的強度。再加上下沉部、凸起部的圓滑連接，減少了應(yīng)力集中，能夠使陰極射線管承受更大的壓力。凸起部沿著接近與錐體部的曲線變化方向向錐體矩形開口的四個對角方向延伸，使得四個角部的圓弧沿著接近與錐體部的曲線變化方向向錐主體開口部延長，延伸后圓弧的半徑大于所述矩形的短邊和長邊的交點到所述圓弧圓心的距離。通過延伸該圓弧，能夠使偏轉(zhuǎn)線圈部設(shè)置到該位置，可以使偏轉(zhuǎn)線圈延伸到圓弧部。該偏轉(zhuǎn)線圈的磁場力加大了電子槍射出的電子束在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)角度，使得電子束能夠達(dá)到顯示屏的四個最遠(yuǎn)的角端，避免了到達(dá)屏幕四角端電子束減少，從而避免造成顯示屏的顯示畫面失真現(xiàn)象，保證了圖像清晰。
本發(fā)明所解決的另外一個技術(shù)問題是提供一種用于制造陰極射線管玻錐的組合物，能夠增強玻錐的壓應(yīng)力，生產(chǎn)出適應(yīng)高真空應(yīng)力的玻錐。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于制造陰極射線管玻錐的組合物，其中按照重量百分比計，含有(1)45％～58％的SiO2；(2)0.5％～8％的Al2O3；(3)0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量不得低于5％。
其中Li2O的含量在0.05％～1.5％之間。
其中還包括，MgO、GaO、SrO、BaO、ZnO、TiO2、ZrO2、Sb2O3、CeO2中的任一項或者多項。
其中0.6≤Na2O/(Li2O+K2O)≤6之間。
其中SiO2的重量百分比在48％～58％之間。
利用該組分可以生產(chǎn)出高強度的玻錐，使得玻錐的耐壓強度完全能夠滿足扁平化以后的技術(shù)要求。
從MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、TiO2、ZrO2、Sb2O3、CeO2中選用至少有一種或者幾種玻璃成分使用，提高了離子交換效率，調(diào)整玻璃的熱膨脹系數(shù)、玻璃的轉(zhuǎn)變點、應(yīng)力點以及玻璃的軟化點，也可以調(diào)整玻璃的X射線吸收系數(shù)，提高玻璃的熔解性、熔融玻璃的粘度，化學(xué)耐久性、電氣特性等。利用本發(fā)明的專利配方至少能夠成倍提高玻璃彎曲強度，對增強扁平型玻錐的整體強度特別是對提高在真空下的拉伸強度大的玻璃主體部等部位的抗拉強度起著重要的作用。
本發(fā)明所解決的另外一個技術(shù)問題是提供一種扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，包括下列步驟(1)將原料放入熔融玻璃的爐中，原料的配方為45％～58％的SiO2，0.5％～8％的Al2O3，0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量不得低于5％，0.05％～1.5％的Li2O；(2)在1400℃～1500℃的溫度下對原料進(jìn)行熔融；(3)將熔融后的原料放入成型模具中；(4)用垂直向下運動的沖頭壓制放入模具中的原料；(5)對壓制成形的原料進(jìn)行冷卻；(6)進(jìn)行退火處理。
上述步驟還包括鹽浴的步驟。
所述硝酸鹽選用硝酸鉀作為主要成分。
所述鹽浴的溫度為300℃～450℃，浸透壓制后的原料12～24小時。
所述步驟(2)還包括鼓泡和攪拌的步驟。
所述步驟(5)采用先對壓制后的原料內(nèi)表面進(jìn)行強制吹風(fēng)冷卻，然后對外表面進(jìn)行強制吹風(fēng)冷卻。
利用該扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法能夠完全實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，提高生產(chǎn)效率的同時提高了產(chǎn)品的成品率，提高玻錐的強度，使得玻錐能夠承受較大的真空應(yīng)力。
為了進(jìn)一步提高玻錐的耐壓強度，使得玻錐的耐壓強度完全滿足扁平化以后的技術(shù)要求，需要在物理強化后，扁平高強度陰極射線管玻錐內(nèi)、外表面在物理強化后的應(yīng)力差在0.5MPa～15MPa之間，最好在0.5MPa～10MPa之內(nèi)，這樣就不容易引起炸裂等現(xiàn)象。再利用離子置換的方法增強玻錐的強度，使玻錐在下沉部圓弧部位與凸起部圓弧部位的對應(yīng)外表面圓弧處的壓縮應(yīng)力達(dá)到30MPa--370MPa。通過增強的玻璃，增強了耐壓強度，適量減少玻璃厚度，有利于實現(xiàn)玻錐的輕量化。通過對玻錐內(nèi)外表面的強制風(fēng)冷，提高了玻錐的抗壓強度。經(jīng)過置換的玻錐具有壓縮應(yīng)力高，耐彎強度大，增強了陰極射線管的真空應(yīng)力，提高了產(chǎn)品的抗爆縮能力。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的玻屏和玻錐的組合示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中玻錐的立體示意圖；圖3是偏轉(zhuǎn)角和真空應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系圖；圖4是本發(fā)明扁平高強度陰極射線管玻錐的立體圖；圖5是本發(fā)明扁平高強度陰極射線管玻錐的俯視圖；
圖6是本發(fā)明扁平高強度陰極射線管玻錐的延中軸線剖面圖；圖7是本發(fā)明的玻璃強度與應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系圖；圖8是玻璃強度與應(yīng)力的關(guān)系函數(shù)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
本發(fā)明提供了一種扁平高強度陰極射線管玻錐，有效地解決了扁平化的陰極射線管顯示屏短邊附近以及角部顯示失真問題，并且增強了玻錐的壓應(yīng)力。
參照圖4、圖5、圖6所示，玻錐1整體上包括錐主體部3、偏轉(zhuǎn)部8和管頸4，過渡部由下沉部6和凸起部5構(gòu)成。為了使電子有效到達(dá)顯示屏，凸起部5整體呈矩形，矩形的四個角圓滑過渡，并且向錐體的開口部延伸，形成過渡部在對角方向延伸部7。為了減少應(yīng)力集中，凸起部5和下沉部6圓滑過渡連接，凸起部5和下沉部6的弧度可不相同。延伸后圓弧的半徑大于矩形的短邊和長邊的交點到圓弧圓心的距離。
特別是針對寬高比為16∶9的寬屏幕陰極射線管中，由于陰極射線管玻錐的結(jié)構(gòu)，在實際使用當(dāng)中，分別打到矩形玻屏的短邊和角部的電子束由于受到偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)的限制，使得射到顯示屏短邊附近和角部的電子束的數(shù)量比顯示屏其他部位的電子束數(shù)量少，產(chǎn)生圖像不均或失真現(xiàn)象。利用本發(fā)明的玻錐1有效地解決了這個缺陷。設(shè)置有下沉部6、凸起部5后，使得開口為矩形的陰極射線管縮短了電子束到達(dá)屏幕短邊間的距離，減少了電子束到達(dá)屏幕短邊的時間與磁場強度，同時能夠使陰極射線管承受更大的壓力。凸起部5沿著接近于錐主體部3的曲線變化方向，向錐主體部3的開口方向延長，形成過渡部在對角方向延伸部7，通過延伸該圓弧，下沉部6也向錐主體部3的開口方向延長，能夠使偏轉(zhuǎn)線圈部設(shè)置到該延伸后下沉部6的位置，可以加大電子槍射出的電子束在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)角度，特別是加大了電子束到達(dá)玻屏角部的數(shù)量，使得電子束能夠達(dá)到顯示屏的四個最遠(yuǎn)的角部，避免了到達(dá)屏幕四角端電子束減少，從而造成顯示畫面失真現(xiàn)象，保證顯示屏圖像清晰。設(shè)置有下沉部6的玻錐1還能夠減少顯示屏的縱深度，這樣的設(shè)置適用于大屏幕顯示器以及電視機，特別適合于偏轉(zhuǎn)角度大于100度的顯像管，因為一般的顯像管在抽真空以后，錐主體的張應(yīng)力大于偏轉(zhuǎn)角部的應(yīng)力。利用這種結(jié)構(gòu)，可以松弛玻錐1主體部的張應(yīng)力，再加上通過生產(chǎn)中的物理強化可以使玻錐的耐壓力得到進(jìn)一步的提高，特別是通過對錐體1內(nèi)外表面的強制吹風(fēng)散熱，能夠使玻錐的表面壓縮應(yīng)力達(dá)到3MPa-35MPa。由于在生產(chǎn)過程中玻錐物理強化是分別在玻錐的內(nèi)表面和外表面進(jìn)行強化的，所以，玻璃過渡部內(nèi)外表面的應(yīng)力差在0.5MPa～15MPa之間，最好在0.5MPa～10MPa之內(nèi)。
本發(fā)明的用于制造陰極射線管玻錐的組合物，即生產(chǎn)玻錐1的組合物按照重量百分比計，配方如下SiO2的重量百分比在45％～58％之間；Al2O3的重量百分比在0.5％～8％之間；0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量不得低于5％。最好在0.6≤Na2O/(Li2O+K2O)≤6，其中Na2O的重量不得低于5％，Li2O在0.05～1.5％的重量比內(nèi)。
另外，除了以上成分外，可以從MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、TiO2、ZrO2、Sb2O3、CeO2中選用至少有一種或者幾種玻璃成分使用，通過使用一種或者幾種玻璃成分能夠提高離子交換效率，調(diào)整玻璃的熱膨脹系數(shù)、玻璃的轉(zhuǎn)變點、應(yīng)力點以及玻璃的軟化點，也可以調(diào)整玻璃的X射線吸收系數(shù)，提高玻璃的溶解性、熔融玻璃的粘度，化學(xué)耐久性、電氣特性等。
利用本發(fā)明的專利配方至少能夠成倍提高玻璃彎曲強度，對增強扁平型玻錐1的整體強度特別是對提高在真空下的拉伸強度大的錐主體部3等部位的抗拉強度起著重要的作用。
在該發(fā)明中，SiO2是構(gòu)成玻璃的基本成分形成了玻璃的骨架，其他玻璃成分充填到網(wǎng)絡(luò)空間。如果SiO2的重量低于45％，就會降低玻錐的化學(xué)耐久性，還會使玻璃產(chǎn)生失透現(xiàn)象。如果玻璃成分重量高于58％就會提高玻璃的粘度，使玻璃粘度變高，不利于玻璃生產(chǎn)中的攪拌，更主要地是難以熔融，消耗大量的融化能量，增加了生產(chǎn)成本。所以，SiO2的重量百分比在45％～58％范圍內(nèi)，最好的范圍48％-56％。
Al2O3在四價時與SiO2四面體共同組成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果低于0.5％就會降低幾乎失去其功能，相反如果高于8％容易產(chǎn)生失透現(xiàn)象。所以Al2O3的含量在O.5％～8％之間，最好的范圍0.5％～6％的范圍內(nèi)。
還可以含有PbO，PbO的重量百分比在10％～30％之間，最好在10％～20％的重量比內(nèi)。PbO具有很高的X射線吸收系數(shù)。如果低于10％，X射線吸收系數(shù)就會降低，如果高于30％就會降低玻璃的強度，所以PbO的含量在10％～30％重量范圍內(nèi)，為了確保環(huán)保盡量降低PbO的含量，最好在10％～20％范圍之內(nèi)。當(dāng)玻璃中的PbO含量降低時，可以適當(dāng)提高SrO、BaO中的一種或兩種含量，確保玻璃的X射線吸收能力。
Na2O是玻璃離子增強的主要成分，同時具有防止玻璃變?yōu)樽厣男阅埽诓Ａе锌梢愿淖儾ＡУ娜芙庑?，鈉離子的含量高于玻璃含量中的鉀離子和鋰離子有利于在高溫下熔融鹽中的鉀離子置換玻璃中的鈉離子，熔鹽中的鈉離子置換玻璃中的鋰離子，在玻璃表面形成一種壓應(yīng)力層。通過置換在玻璃表面的形成的壓應(yīng)力層中是一種鉀離子、鈉離子以及少量鋰離子同時存在的玻璃層，這對于防止玻璃的變色會起到一定的作用，盡管沒有該成分也可以，但是最好存在。
本發(fā)明中，生產(chǎn)扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，包括下列步驟(1)將原料放入熔融玻璃的爐中；(2)在1400℃～1500℃的溫度下對原料進(jìn)行熔融；(3)將熔融后的原料放入成型模具中；(4)用垂直向下運動的沖頭壓制放入模具中的原料；(5)對壓制成形的原料進(jìn)行冷卻；(6)進(jìn)行退火處理。
上述步驟完成后，還可以包括鹽浴的步驟，鹽浴選用混合的硝酸鉀作為主要成分。鹽浴的溫度為300℃～450℃，浸透壓制后的原料12～24小時。為了去除熔融的玻璃體中的氣泡、條紋，達(dá)到無失透的最佳狀態(tài)，所述步驟(2)還可以包括鼓泡和攪拌的步驟。為了對玻璃表面進(jìn)行剛好，所述步驟(5)采用先對壓制后的原料內(nèi)表面進(jìn)行強制吹風(fēng)冷卻，然后對外表面進(jìn)行強制吹風(fēng)冷卻。
該陰極射線管玻錐1是利用玻璃壓制的成型壓機進(jìn)行壓制成型的，首先要根據(jù)產(chǎn)品的形狀，設(shè)計玻璃成型模具，在玻璃成型時，按照上述配方進(jìn)行稱量、混合加入到用于熔融玻璃的爐中，在1400℃～1500℃的溫度下對混合料熔融，為了確保玻璃的熔融質(zhì)量在玻璃生產(chǎn)中要對熔融玻璃采取鼓泡、攪拌等措施，減少玻璃中含有的氣泡、條紋、達(dá)到無失透的最佳狀態(tài)，通過玻璃的供料裝置，將玻璃由高處按照玻璃成型壓機的生產(chǎn)節(jié)拍，利用剪切裝置將玻璃切成料滴滴入玻璃成型模具的底模中，再按照一定的壓力，利用垂直向下的沖頭壓制，沖頭在底模中在壓制狀態(tài)下停留一段時間(保壓)，使玻璃暫時成型，然后沖頭提升，玻璃在底模中停留一段時間。在停留時間中，為了使玻璃盡快固化成型，在玻璃未從底模中取出的一段時間內(nèi)，在底模中對玻璃進(jìn)行強制冷卻，達(dá)到一定程度的硬化，這段時間內(nèi)的玻璃硬化主要是對玻璃的內(nèi)表面進(jìn)行強制吹風(fēng)，因為玻璃在壓制成型期間大都采用玻錐的矩形開口部也就是與玻屏封接的開口部向上設(shè)置進(jìn)行成型的，這樣有利于沖頭的壓制，在玻璃底模中成型的玻錐1，利用強制吹風(fēng)的方式使玻錐1的內(nèi)表面受到冷風(fēng)的吹制，使玻錐1的內(nèi)表面得到一定程度的強化，然后，從玻璃底模中將整體硬化后的玻錐1從底模中取出，利用玻錐翻轉(zhuǎn)機，將玻璃封接邊向下設(shè)置，對與底模相接觸的玻錐1的外表面進(jìn)行強制冷卻，此時可以利用強制冷卻的方法對玻錐1的內(nèi)表面進(jìn)行一定的強制冷卻進(jìn)行強化，使玻璃的應(yīng)力達(dá)到一定7MPa～30Mpa。經(jīng)過強化的玻錐1送到退火爐中，進(jìn)行退火，然后切割封接管頸部的實心部分，使玻錐的小口部與大口部連通，然后再封接管頸4，構(gòu)成玻錐1。
在進(jìn)行成型本發(fā)明的玻錐1的過程中，通過將玻錐1與玻屏2封接在一起后，可以降低陰極射線管玻殼的玻錐1與玻屏2封接部在真空狀態(tài)下產(chǎn)生的最大張應(yīng)力。如果沒有這種結(jié)構(gòu)的話，玻錐1的偏轉(zhuǎn)部8的偏轉(zhuǎn)角度越大，在該玻屏2和玻錐1的封接部，以及玻錐1的錐主體部3部位產(chǎn)生的真空應(yīng)力會大幅度地提高。該發(fā)明中通過偏轉(zhuǎn)部8與管頸4連接部位，以及偏轉(zhuǎn)部8和錐主體部3較短的兩個邊由一個弧形結(jié)構(gòu)連接，可以提高偏轉(zhuǎn)部8的耐壓強度。同時，可以使陰極射線管增大電子束射向玻屏2短邊邊緣部的數(shù)量，減少圖像在短邊附近屏幕產(chǎn)生失真現(xiàn)象。本發(fā)明的矩形下沉部6和凸起部5的四個角部的圓弧沿著接近與錐主體部3的曲線變化方向，向玻錐1的開口方向延伸，圓弧與錐主體部3下沉部6和凸起部5圓滑連接。通過下沉部6和凸起部5的延伸，能夠使設(shè)置在下沉部6的陰極射線管的偏轉(zhuǎn)線圈設(shè)置隨之延伸，可以靠該延伸后的偏轉(zhuǎn)線圈的磁場力加大電子槍射出的電子束在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)角度，使得電子束能夠達(dá)到顯示屏的四個角部，避免了到達(dá)屏幕四角部電子束減少造成的顯示畫面失真現(xiàn)象，保證圖像的清晰度。但是，正如前面所述，隨著玻錐1的偏轉(zhuǎn)角的增大，玻錐1在真空狀態(tài)下，所承受的真空壓力也在大幅度的上升，而玻錐1的扁平化中玻錐1的偏轉(zhuǎn)角增大是實現(xiàn)扁平化的一個重要措施之一，從圖3可以看出，當(dāng)玻錐的偏轉(zhuǎn)角達(dá)到130度時，玻殼所受到的真空應(yīng)力達(dá)到將近45MPa。為了使玻錐1達(dá)到一個安全的系數(shù)，玻錐1本身具有的壓應(yīng)力必須高于這個數(shù)據(jù)才行。本發(fā)明中，通過試驗，玻錐1的強度也應(yīng)隨著玻錐1的扁平化而增強，同時，錐主體部3部以及偏轉(zhuǎn)部8的耐壓強度也是必須解決的問題。
除了利用物理強化技術(shù)外，利用化學(xué)強化方法進(jìn)行玻璃內(nèi)部的離子交換，也是解決增強玻璃強度的一個有效方法之一。
利用本發(fā)明中的成分進(jìn)行離子交換時，采用的方法是浸透于含有鉀離子或鈉離子的堿金屬熔融鹽中，在加熱的狀態(tài)下經(jīng)過一定時間，利用大半徑的堿金屬離子置換小半徑的堿金屬離子，在玻璃的表面形成壓應(yīng)力層，經(jīng)過浸透的玻璃，從內(nèi)、外表面到玻璃的內(nèi)部具有一定的深度，隨著時間的延長玻璃的置換的深度也在加大，直至達(dá)到一定飽和狀態(tài)為止。但是，為了縮短玻璃產(chǎn)品的生產(chǎn)時間，滿足用戶的要求，可以在浸透時間上進(jìn)行調(diào)整。
在低溫變形的溫度范圍內(nèi)玻璃網(wǎng)格狀組織中的堿離子(R+)相當(dāng)活躍，通過玻璃在熔鹽中的離子交換處理，可以用熔鹽中的離子(如K+、Rb+、Cs+等)置換玻璃中的堿離子，提高玻璃的強度，同時還可以適當(dāng)?shù)母淖?、調(diào)整玻璃的其他特性，利用本發(fā)明中的玻錐1在含有鉀離子和鈉離子的堿金屬熔鹽中進(jìn)行處理時，玻錐1中的鈉離子或鋰離子與熔融鹽中的鉀離子或鈉離子相互擴張，熔融鹽中的鈉離子置換玻璃中的鋰離子，熔融鹽中的鉀離子置換鈉離子形成強度增強的玻錐1表面應(yīng)力層。經(jīng)過離子置換后的玻錐1增強效果比物理鋼化效果更好，不僅增強了玻錐1的壓縮應(yīng)力，而且增大了壓縮層的厚度，即使象玻錐1這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也不會改變玻錐1的結(jié)構(gòu)和性能，只會增大玻錐1的機械強度、抗沖擊性、熱穩(wěn)定性、耐靜壓性以及耐磨強度。在這個離子置換過程中，由于鉀離子的半徑(1.33埃)大于鈉離子半徑(0.95埃)，鈉離子大于鋰離子半徑，由此置換出來的玻錐1表層容積增大，產(chǎn)生壓應(yīng)力高，將玻錐1中的拉伸應(yīng)力推向深處。
這種帶有凸起部5和下沉部6的結(jié)構(gòu)的玻錐1能夠減少顯示器的厚度，同時，對于偏轉(zhuǎn)角度大于100度的顯示器來說，在抽真空后在錐主體部3以及下沉部6、凸起部5的張應(yīng)力要大于小偏轉(zhuǎn)角的顯示器，設(shè)置有下沉部6、凸起部5后，可以松弛錐主體部1的張應(yīng)力。同時，可以通過生產(chǎn)中的物理強化和化學(xué)強化能夠進(jìn)一步提高玻錐1的強度。物理強化是在生產(chǎn)過程中對錐體1的內(nèi)、外表面進(jìn)行鋼化，通過這種物理鋼化能夠提高玻錐1的強度。σ內(nèi)1表示玻錐1的內(nèi)表面的應(yīng)力，σ外1表示玻錐1外表面的應(yīng)力，物理強化后在玻錐1的內(nèi)、外表面的應(yīng)力差在0.5MPa≤|σ內(nèi)1-σ外1|≤15Mpa之間，最好在0.5MPa≤|σ內(nèi)1-σ外1|≤10Mpa之內(nèi)，這樣可避免引起炸裂等現(xiàn)象。盡管這樣，玻錐1的強度有時還是不能完全滿足扁平化以后玻錐1的耐壓強度，所以，需要在物理強化后，再利用離子置換的方法增強玻錐1的強度，使得玻錐1的外表面的在下沉部6圓弧部位與凸起部5圓弧部位的壓縮應(yīng)力達(dá)到30MPa--370MPa。經(jīng)過離子增強的化學(xué)強化，對玻錐1的外表面來說，在下沉部6圓弧部位與凸起部5的圓弧部位的外表面圓弧處的壓縮應(yīng)力差在0.2MPa≤|σ外2-σ′外2|≤30Mpa之間，好的時后在0.2MPa≤|σ外2-σ′外2|≤10Mpa之間，這樣就不會容易引起炸裂等現(xiàn)象。σ外2表示在下沉部6圓弧部位的外表面圓弧處的壓縮應(yīng)力，σ′外2表示錐體1部凸起部5圓弧部位對應(yīng)的外表面圓弧處的壓縮應(yīng)力；對玻錐1內(nèi)表面來說，在玻錐1的下沉部6內(nèi)表面的圓弧部位與凸起部5的內(nèi)表面圓弧處的壓縮應(yīng)力差在0.2MPa≤|σ外3-σ內(nèi)3|≤30Mpa之間，好的時候在0.2MPa≤|σ外3-σ內(nèi)3|≤20Mpa之間，這樣會降低引起炸裂等現(xiàn)象的可能性。σ內(nèi)3表示玻錐1的下沉部6內(nèi)表面圓弧處的壓縮應(yīng)力，σ′內(nèi)3表示凸起部5內(nèi)表面圓弧處的壓縮應(yīng)力。玻錐1利用物理鋼化后，再利用離子置換增強法，使玻錐1在下沉部6圓弧部位與玻錐1凸起部5圓弧部位的對應(yīng)外表面圓弧處的壓縮應(yīng)力達(dá)到30MPa--370MPa，增強了玻錐1耐壓強度，有利于實現(xiàn)玻錐1的輕量化。
下面是加壓測試，其平均值如下，材料中重點提取了R1或R2部的玻錐1試樣進(jìn)行了測試其數(shù)值如下(如圖6所示，R1為下沉部6的外表面，R2為凸起部5的內(nèi)表面)表1


表2


經(jīng)過試驗，玻錐1的抗彎強度在250MPa以上，具有很強的抗彎強度，同時，X射線的吸收系數(shù)也完全能夠滿足需要。
從實驗可以得知，玻錐1在離子交換中的平均強度與玻錐1置換的溫度有關(guān)一般溫度在380℃～450℃左右效果最佳。在該范圍內(nèi)增強的玻錐1表面的大離子含量要大于小離子徑的含量，隨著距離表面的距離越大，深度的越大，大徑離子與小徑離子含量的差距在縮小，應(yīng)力層也在降低。
如圖7所示通過加入Li2O，在玻錐1的表面層中，小徑離子的鈉離子充填到了鉀離子的中間，很少的一部分鋰離子又充填到更小的間隙中，這種含有鋰離子的玻錐1與沒有鋰離子的玻錐1相比，使得密度更強，更致密、強度更大；在增強過程中，如果離子增強溫度過高，在玻錐1粘度減少的情況下，會使玻錐1表面的壓應(yīng)力有所松弛，鉀離子的擴散截面進(jìn)一步向內(nèi)面擴散，導(dǎo)致強度減弱，所以，一般不宜超過450℃。
玻錐1的離子交換不僅與溫度有一定的關(guān)系，而且與離子交換的時間有關(guān)系，經(jīng)過實驗可以看出玻錐1處理時間在10小時以上效果比較好。
如圖8所示，當(dāng)玻錐1的溫度伸高到450℃以上時，由于玻錐1在離子中的擴散就會經(jīng)過增強的離子層就會向更深層次擴散，使得增強層的壓縮應(yīng)力有所松弛，壓應(yīng)力就會相應(yīng)降低。
權(quán)利要求
1.一種扁平高強度陰極射線管玻錐，包括主體部、與錐主體部連接的過渡部、偏轉(zhuǎn)部和管頸，其特征在于，所述過渡部由下沉部和凸起部構(gòu)成，所述扁平高強度陰極射線管玻錐外表面的下沉部和凸起在強化后的最終應(yīng)力差在0.2MPa～30MPa之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述物理強化后的下沉部和凸起部外表面的壓縮應(yīng)力在3MPa～35MPa之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述扁平高強度陰極射線管玻錐內(nèi)、外表面在物理強化后的應(yīng)力差在0.5MPa～15MPa之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述扁平高強度陰極射線管玻錐外表面的下沉部和凸起部的壓縮應(yīng)力在30MPa～370MPa之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述扁平高強度陰極射線管玻錐內(nèi)表面的下沉部和凸起在離子強化后的應(yīng)力差在0.2MPa～30MPa之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述扁平高強度陰極射線管玻錐選用的材料含有Li2O，其中Li2O的含量在0.05％～1.5％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述扁平高強度陰極射線管玻錐選用的材料含有45％～58％的SiO2，0.5％～8％的Al2O3，0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量至少為5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述凸起部整體呈矩形，所述矩形的四個角圓滑過渡，并且向錐體的開口部延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的扁平高強度陰極射線管玻錐，其特征在于，所述延伸后圓弧的半徑大于所述矩形的短邊和長邊的交點到所述圓弧圓心的距離。
10.一種用于制造陰極射線管玻錐的組合物，其中按照重量百分比計，含有(1)45％～58％的SiO2；(2)0.5％～8％的Al2O3；(3)0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量至少為5％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于制造陰極射線管玻錐的組合物，其中Li2O的含量在0.05％～1.5％之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造陰極射線管玻錐的組合物，其特征在于，其中還包括，MgO、GaO、SrO、BaO、ZnO、TiO2、ZrO2、Sb2O3、CeO2中的任一項或者多項。
13根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制造陰極射線管玻錐的組合物，其特征在于，其中0.6≤Na2O/(Li2O+K2O)≤6。
14.一種扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，包括下列步驟(1)將原料放入熔融玻璃的爐中，原料的配方為45％～58％的SiO2，0.5％～8％的Al2O3，0.5≤Na2O/(Li2O+K2O)≤7，其中Na2O的重量不得低于5％，0.05％～1.5％的Li2O；(2)在1400℃～1500℃的溫度下對原料進(jìn)行熔融；(3)將熔融后的原料放入成型模具中；(4)用垂直向下運動的沖頭壓制放入模具中的原料；(5)對壓制成形的原料進(jìn)行冷卻；(6)進(jìn)行退火處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，還包括鹽浴的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，所述硝酸鹽選用硝酸鉀作為主要成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法，所述鹽浴的溫度為300℃～450℃，浸透壓制后的原料12～24小時。
全文摘要
一種扁平高強度陰極射線管玻錐，包括與錐主體部連接的過渡部、偏轉(zhuǎn)部和管頸，所述過渡部由下沉部和凸起部構(gòu)成，所述扁平高強度陰極射線管玻錐外表面的下沉部和凸起在強化后的最終應(yīng)力差在0.2MPa～30MPa之間。本發(fā)明還公開了用于制造陰極射線管玻錐的組合物和扁平高強度陰極射線管玻錐制造方法。本發(fā)明有效地解決了扁平化的陰極射線管顯示屏短邊附近以及角部顯示失真問題，并且增強了玻錐的壓應(yīng)力。
文檔編號C03B11/00GK1761025SQ20051012364
公開日2006年4月19日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者賈偉, 李柳強, 曹國喜, 李保安 申請人:河南安彩高科股份有限公司