專利名稱：無機絕緣加熱器、生產(chǎn)工藝及其采用該加熱器的陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機絕緣加熱器，特別是，涉及一種其無機絕緣層得到改進了的無機絕緣加熱器、及其生產(chǎn)工藝和應(yīng)用。
在陰極射線管和氣流傳感器中，一直采用著一種無機絕緣加熱器，這種加熱器具有由無機物質(zhì)的多孔層形成的絕緣層。
特別是，陰極加熱的陰極射線管加熱器一般包括如

圖1所示的金屬線圈1、絕緣層2和黑色層5，金屬線圈1呈朝著折返端1a斜繞的雙圈狀線圈。
所述加熱器的絕緣層由含有氧化鋁(Al2O3)等作為主要成份的無機材料絕緣粒子形成，與金屬線表面形成緊密接觸。
該加熱器加熱在絕緣層2外形成的圓筒狀陰極套筒3，由此加熱附在該套筒3端部的陰極粉末4，使其發(fā)射熱電子，絕緣層2使陰極套筒3與金屬線圈1電絕緣(日本專利申請公開號57-95，035)。
絕緣層2上的黑色層5，用來提高加熱效率(日本專利申請公開號59-132，537)。
本申請的發(fā)明人的實驗表明，這種已有技術(shù)中陰極加熱的加熱器在陰極粉末(粒子)4被加熱到和工作于約1100℃或以上后很快就出現(xiàn)絕緣不良。
這一現(xiàn)象的主要原因如下，如圖2所示，在絕緣層2受熱期間，空隙10和可以到達(dá)絕緣層表面的縫隙9在金屬線圈的相鄰金屬導(dǎo)線之間的絕緣部分8中形成(它們不在金屬線圈上的絕緣部分7中形成)，結(jié)果，降低了絕緣層的強度，容易因下列原因出現(xiàn)問題(1)由流經(jīng)金屬線圈的電流的通-斷產(chǎn)生的熱沖擊而引起的金屬導(dǎo)線間絕緣部分8的損壞，(2)由于絕緣部分8的損壞引起相鄰金屬導(dǎo)線間的短路和燃燒，(3)由于絕緣層中形成的空隙10所引起的介電擊穿[由加在金屬線圈和陰極套筒之間的電壓(約300v)引起]。
作為解決這些問題的方法，提出了將纖維狀或須狀的高溶點無機絕緣材料與無機絕緣層粒子混合，由此增大絕緣層的強度和防止上述裂縫的擴大(日本專利申請公告號44-1，775)?；蛘?，反之，增加絕緣層的孔隙度，由此阻止裂縫的延伸(日本專利申請公開號60-221，925)。
此外，還提出了使金屬線圈不與絕緣層緊密接觸，而是在其間留出間隙的方法，由此阻止裂縫由于熱應(yīng)變或熱膨脹的不同而擴大(日本專利申請公開號61-121，232和號61-142，625)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管上述防止裂縫的延伸擴大的方法在加熱器工作于較低溫度(約1100℃或以下)時都是有效的，但它們使浸漬式陰極加熱系統(tǒng)的加熱器的壽命較短。
現(xiàn)有技術(shù)的絕緣層具有下列缺點(1)如圖2所示，難以防止空隙10或絕緣粒子充填率低的部分(即非均勻部分)在加熱器金屬線圈的相鄰導(dǎo)線間形成，這樣，絕緣層強度低，易于遭受介電擊穿。
(2)無機絕緣粒子在加熱器工作期間的燒結(jié)引起絕緣層收縮，導(dǎo)致裂縫的擴大和發(fā)展，造成介電擊穿。
(3)在氣流傳感器等的情形下，盡管工作溫度較低(約200℃)，但因為是安裝在汽車等上，會受到強烈振動，所以，絕緣層易于產(chǎn)生裂縫。
現(xiàn)有技術(shù)中的陰極加熱式陰極射線管加熱器一般是按如下方式構(gòu)成的，通過把鎢絲或含錸的鎢絲作為金屬線繞成原始線圈，隨后，把這一原始線圈以一定的尺寸繞在一個鉬芯上以形成雙圈狀線圈，然后，利用電泳等方法在其上電沉積Al2O3粒子，在1600-1700℃下烘烤，形成由無機物的多孔層構(gòu)成的絕緣層。
然后，根據(jù)需要，把一層包括例如Al2O3粒子和鎢粒子的黑色層附加在上述絕緣層上，并加以烘烤;或者，在未烘烤的絕緣層上形成黑色層，然后同時烘烤絕緣層和黑色層。
烘烤之后，用酸溶解除去Mo芯子，其余部分用水清洗，干燥，得到所需的加熱器。
當(dāng)用電沉積法在圖1所示的雙線圈狀金屬線上形成絕緣層時，無機絕緣粒子由電泳法經(jīng)某種懸浮液(即含有散布和懸浮其中的Al2O3等粒子的液體)附著在金屬線上。
上述附著力是由于溶解在懸浮液中的如硝酸鹽等電解液通過電解轉(zhuǎn)變成氫氧凝膠的作用而產(chǎn)生的。但是，盡管這種凝膠容易在金屬線表面上形成，它們卻難以在金屬線間形成，空隙易于在這種地方形成(見Arato“日本金屬學(xué)會1987年春季會議論文集”第373頁)。
這一現(xiàn)象可用圖2來解釋。在線圈上的絕緣部分7上較為稠密地附著懸浮液中的小粒子，而在相鄰金屬線間的絕緣部分8上不均勻地附著懸浮液中較大的粒子。
結(jié)果，在烘烤這一層時，在金屬線圈之間的絕緣層收縮，造成裂縫9與或空隙10(見圖5b)。
而且，已經(jīng)得知，在已有的加熱器中，在加熱器工作期間、絕緣層燒結(jié)發(fā)展引起的收縮，由熱循環(huán)產(chǎn)生的熱沖擊、或金屬線圈反復(fù)的膨脹和收縮，特別易于在金屬線間造成低強度絕緣層部分8的破裂，結(jié)果導(dǎo)致金屬線或金屬線圈之間形成接觸，加熱器的線的斷裂以及絕緣層的介電擊穿。
本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)良的、無機絕緣的加熱器，即使在用于高溫(例如1300℃)或遭受強烈振動時絕緣層中也不會形成縫隙，以及，提供它的生產(chǎn)方法和應(yīng)用，例如，具有這種加熱器的氣流傳感器，陰極加熱式陰極射線管加熱器，陰極射線管的陰極，以及陰極射線管。
本發(fā)明的最基本之處在于，無機絕緣的加熱器包括金屬線加熱器，一層覆蓋上述金屬線加熱器的絕緣層，它由無機物的多孔層形成，以及，在絕緣層上形成的覆蓋層，這里，所述絕緣層的特點是，包括(1)第一絕緣層，它與加熱器的金屬線形成緊密接觸，其中，金屬線加熱器的相鄰金屬線之間的無機絕緣粒子填充率為45-75%(與絕緣層截面積的比)，以及，(2)第二絕緣層，它在第一絕緣層上形成，其中，無機絕緣粒子的填充率約等于或大于第一絕緣層，所述絕緣層的特點還這包括其制造方法及其應(yīng)用。
根據(jù)上述特點，可以提供一種無機絕緣加熱器，其中，絕緣層中的縫隙得以阻止，由這些縫隙引起的介電擊穿得以防止。
第一絕緣層的填充率最好是50-65%，第二絕緣層的填充率以45-85%為佳，60-75%更好。
而且，可以提供使用這種加熱器的長壽命陰極射線管陰極和陰極射線管。
本發(fā)明基于這一發(fā)現(xiàn)，即，通過把相鄰金屬線之間絕緣部分8的填充率選擇在45-75%的范圍內(nèi)，并使無機絕緣粒子在整個絕緣層中均勻分布，能夠減少絕緣層中縫隙等的形成，導(dǎo)線的斷裂和加熱器的介電擊穿能夠被抑制，這樣，就能提高加熱器的壽命。
按照本發(fā)明，絕緣層分為兩部分形成，即，在金屬線圈的相鄰的金屬導(dǎo)線之間的絕緣層(即第一層)和覆蓋在該第一層外面的絕緣層(即第二層)。
可以通過改變懸浮液的成份來形成第一和第二絕緣層，這種懸浮液含有散布和懸浮其中的無機絕緣粒子。
用來形成第一層的懸浮液含有能夠在金屬線圈表面上產(chǎn)生反應(yīng)-控制型電沉積的電解質(zhì)。
這種電解質(zhì)的成份的例子是Al(NO3)3、Al2(SO4)3、以及Al(NO3)3及Al(NO3)3·9H2O的混合物。AlCl3表現(xiàn)出擴散-控制型電沉積特性，不能達(dá)到本發(fā)明的目的，但是當(dāng)每1升溶劑用10-20ml的HCOOH加到該溶液中時，它能形成反應(yīng)-控制型電沉積液體。
乙醇與水的適當(dāng)比例的混合物可以用作上述電解質(zhì)的溶劑。
一種較好的醇是乙醇，可極化的有機溶劑例如異丙醇也可以采用。
Al(NO3)3的適當(dāng)含量是，相對于100份重量的上述溶劑，取1.2-5份重量的Al(NO3)3。
懸浮液由把75-120份重量的無機絕緣粒子散布和懸浮在100份重量的上述電解質(zhì)溶液中形成。
上述金屬線圈浸入該懸浮液中，在作為負(fù)極的該線圈和作為正極的鋁之間加上電壓，由此，絕緣粒子均勻地填入金屬線圈的金屬導(dǎo)線之間，形成如圖3a所示的第一絕緣層301。
在用于形成第一絕緣層的懸浮液中，電沉積層達(dá)到一定程度后即使延長施加電流的時間(例如幾分鐘)它也確實停止增長。這是因為一旦電沉積的凝膠沉淀在金屬線的表面，這種在電沉積無機絕緣粒子中起著重要作用的氫氧凝膠，緊緊地附著在表面，從而阻止電流通過。
第一絕緣層301只要增加到足以幾乎覆蓋金屬線圈表面的程度就可以滿意地達(dá)到其目的，如圖3a所示，并不需要涂覆到該表面完全平整為止，而且，超過這一程度的涂覆并不好，因為這會在烘烤時引起表面的收縮和導(dǎo)致縫隙的形成。
如上所述，單用第一絕緣層是難以形成整個絕緣層的，由此，通過在第一絕緣層301上形成第二絕緣層302來獲得絕緣層的必需厚度是十分有利的。
對陰極射線管陰極加熱器來說，第二絕緣層302最好形成10μm或更大的厚度。
在覆蓋上第二絕緣層時，第一絕緣層最好預(yù)先烘烤，但是，第二絕緣層也可以在未烘烤的第一絕緣層上形成。
用于形成第二絕緣層的懸浮液可以具有通常所用的成份和組成。
第二絕緣層最好也是用電泳等方法電沉積。但是，這時所用的懸浮液最好是其電解質(zhì)成份表現(xiàn)出擴散-控制型的電沉積特性的電沉積液體。
這種表現(xiàn)出擴散-控制型的電沉積特性的電解質(zhì)包括堿金屬鹽類的混合物，如KNO3，或堿土金屬鹽類，如Y2(NO3)3、Mg(NO3)2和Ca(NO3)2與Al(NO3)3。懸浮液最好通過把所述電解質(zhì)溶于含水酒精溶液和在其中散布并懸浮無機絕緣粒子來制備。
第二絕緣層由圖3b的絕緣層302示意地表示。
電沉積在第一層表面上的第二絕緣層幾乎不形成如現(xiàn)有技術(shù)的絕緣層中的非均勻粒子填充部分或空隙部分(圖2中的標(biāo)號9和10)，如圖5a所示。
第一絕緣層301不僅可以用電沉積法附著，而且還可以用無機絕緣粒子懸浮液來浸漬涂覆，但是，僅用浸漬涂覆法難以控制絕緣層厚度，所以，最好在用浸漬涂覆法在金屬導(dǎo)線上涂上薄薄一層無機絕緣粒子后再應(yīng)用電沉積法。
第二絕緣層302可以使用上述懸浮液通過浸漬涂覆法、濺射法等形成。盡管絕緣層厚度的控制易于第一層，但難以獲得電沉積法可得到的那種平滑表面的絕緣層。
在上述浸漬涂覆等方法中所用的懸浮液可以這樣獲得，例如，按1升溶劑1-3g的比例散布和懸浮無機絕緣粒子，該溶劑可以甲基-異丁基酮作為主要成分，隨后，加入甲基纖維或硝化纖維素作為粒子的結(jié)合劑。
本發(fā)明的無機絕緣加熱器的壽命的提高首先是由于下列事實，在附著和形成于金屬線圈的金屬導(dǎo)線間的第一絕緣層中，無機絕緣粒子均勻分布，沒有空隙和其它缺陷，這樣，改善了絕緣層的強度和電絕緣特性。
并且，也是由于下列事實，即，上述結(jié)果也影響到第二絕緣層的形成，導(dǎo)致均勻的粒子分布和形成均勻的絕緣層，結(jié)果形成的整個絕緣層中極少有缺陷的加熱器。
按照本發(fā)明的最佳加熱器包括10-20μm直徑的金屬線，線間間距的與線的直徑相等，其間具有絕緣層。特別是，它最適合用于亮度大、高品位的彩色陰極射線管，其中，加熱器溫度達(dá)到1000℃或更高，最好是要求1200℃或更高。
按照本發(fā)明的無機絕緣加熱器的絕緣層包括均勻填充的無機絕緣粒子，它有效地防止了絕緣層中縫隙的形成，可以得到長壽命的加熱器。
圖1是按照本發(fā)明的陰極射線管陰極的截面示意圖，圖2是已有技術(shù)的陰極射線管陰極加熱器的截面示意圖，圖3是表示按照本發(fā)明形成加熱器絕緣層的工藝步驟的截面示意圖，圖4和圖6分別是加熱器壽命試驗結(jié)果圖，圖5是表示加熱器絕緣層中無機絕緣粒子的粒子結(jié)構(gòu)的SEM(掃描電子顯微鏡)顯微照片，圖7表示無機絕緣加熱器第一絕緣層中無機絕緣粒子填充率與加熱器壽命之間關(guān)系，圖8是采用本發(fā)明加熱器的陰極射線管整體結(jié)構(gòu)的截面示意圖，圖9是采用本發(fā)明加熱器的氣流傳感器的結(jié)構(gòu)圖，例子例1圖3a和3b分別是按照本發(fā)明的無機絕緣加熱器的截面示意圖，其中，圖3a是表示電沉積后第一絕緣層301的情形的截面示意圖，圖3b是表示第二絕緣層302的黑色層5的情形的截面示意圖。
圖3a中所示的第一絕緣層301由Al2O3粒子的電泳法形成，這一層比鎢絲高出10μm的厚度，因此，總的厚度是60μm。
懸浮液是這樣制備的，把電解質(zhì)成份，即132gAl(NO3)3溶解在8升含水乙醇溶液中，然后加入無機絕緣粒子，包括平均粒子直徑各為12μm和4μm的兩種Al2O3粒子，純度99.9%或以上，各加入4.5Kg。
然后，使用上述制備的懸浮液，用電泳法電沉積Al2O3粒子。具有直徑為50μm的鎢絲的金屬線圈繞在直徑150μm的鉬芯子上作為負(fù)極，鋁金屬作為正極，加上80伏直流電，持續(xù)4秒鐘，鎢絲繞在芯子上時其間隔約等于鎢絲的直徑。
然后，電沉積后的層置于氫氣氛中烘烤，溫度為1600℃，持續(xù)5分鐘，形成第一絕緣層。
用于第二絕緣層的懸浮液是這樣制備的把132gAl(NO3)3和126gMg(NO3)2·6H2O溶解在8升含水乙醇溶液中，然后加入與在上述第一絕緣層所用的同樣Al2O3作為無機絕緣粒子。
Al2O3粒子的平均填充率在第一絕緣層的絕緣部分8(導(dǎo)線之間至線圈高度為止)中是67%，在第二絕緣層的絕緣部分9(金屬線圈上方)中是65%。
如果僅沉積第一層，在同樣條件下粒子的平均填充率為61%，這說明在第二絕緣層電沉積期間，Al2O3粒子再次進入第一絕緣層的Al2O3粒子之間，由此增大了填充率。
無機絕緣粒子的填充率地這樣確定的所得到的無機絕緣加熱器埋入常溫下凝固的環(huán)氧樹脂中。在樹脂凝固后進行切割，露出有待確定填充率的部分，把露出的表面磨光，然后從磨光表面選擇九個肉眼可見的區(qū)域，拍攝放大2000-3000倍的SEM顯微照片，利用圖象處理-分析裝置(Joyce-Loebl公司生產(chǎn)的MAGI SCAN 2A型)確定顯微照片中的面積比例，用平均粒子直徑為0.5μm的金剛石研磨劑來進行上述磨光。
在電沉積第二絕緣層后，絕緣層的表面用一種懸浮液進行浸漬涂覆，該懸浮液含有散布和懸浮其中的鎢粒子，平均粒子直徑為1μm，純度99.9%或以上，然后，在1600℃的氫氣氛中烘烤5分鐘，在1700℃下烘烤30分鐘，形成10μm厚的黑色層。
冷卻以后，通過在硝酸和硫酸的混合液中溶解除去鉬芯子，余下的部分用水清洗，干燥，得到無機絕緣層加熱器。
圖4分別示出了上述本發(fā)明加熱器的壽命試驗結(jié)果和已有技術(shù)加熱器壽命試驗的結(jié)果。
壽命試驗是利用一個模型陰極射線管進行的。它有三個對應(yīng)的加熱器，模型陰極射線管中只有頸部被真空密封。對上述模型陰極射線管內(nèi)的加熱器施加一個外加電壓Ef(即加熱器電壓)，大小為7.6v，比額定值(6.3v)高20%，加上通(5分鐘)/斷(3分鐘)電流，這樣，加熱器經(jīng)受室溫和約1400℃之間的熱沖擊循環(huán)。
在上述試驗中把加熱器電壓比額定值提高20%的原因是，可以在較短時間內(nèi)對加熱器的壽命作出評價。在這種壽命試驗中，通常，加熱器電流If隨著試驗總時間的增加而趨于減小。至于加熱器和陰極之間的泄漏電流-2Ihk，該電流-2Ihk越小、其增長越小，則越好。
壽命試驗中加熱器的合格或不合格的判定標(biāo)準(zhǔn)是，當(dāng)一個模型陰極射線管內(nèi)三個加熱器的加熱器電流平均值變?yōu)槌跏技訜崞麟娏鞯?5%或更小時，該加熱器被判定為不合格。
當(dāng)不合格率(即，不合格的模型管數(shù)/試驗管數(shù))在上述電流循環(huán)的第5000次循環(huán)時為1%或更小時，這種加熱器被判定為可作為商品加以實際使用。
表1表示這樣得到的結(jié)果。
表1
由表1顯然可知，現(xiàn)有技術(shù)在1000小時的試驗后出現(xiàn)0.2%不合格率，在5000小時的試驗后出現(xiàn)1.4%的不合格率，而本發(fā)明的加熱器在1000小時后出現(xiàn)0.1%即約為已有的加熱器1/2的不合格率，在5000小時后出現(xiàn)約為已有的加熱器1/3的不合格率，因此，它具有長壽命，可滿意地用作商品。
圖4表示用整個絕緣層的平均粒子填充率為60%的加熱器進行壽命試驗的結(jié)果。
圖中，橫坐標(biāo)是壽命試驗的總時間，左側(cè)縱坐標(biāo)加熱器電流If，右側(cè)縱坐標(biāo)是陰極套筒和加熱器之間的泄漏電流-2Ihk。
這一例子的加熱器與已有技術(shù)的加熱器相比，If和-2Ihk都較為優(yōu)越。
用來形成第一、第二絕緣層和黑色層的有關(guān)懸浮液的組份，以及形成和燒結(jié)這些層的條件，與下面將要討論的例2和例3一起在表1中示出，所得到的無機絕緣加熱器的特性表示在表2中。
圖5是放大600倍的SEM(掃描電子顯微鏡)顯微照片，示出了絕緣層的粒子結(jié)構(gòu)。
由圖5a可見，按照本發(fā)明的第一絕緣層的無機絕緣粒子幾乎是均勻地形成的，實際看不到如圖5b中所觀察到的空隙部分10。
例2.
陰極加熱器按例1中的同樣方法制備。
第一絕緣層由電泳法形成，懸浮液的組份和電沉積以及燒結(jié)的條件如表1所示。
這里所用的電解質(zhì)成份是無水Al(NO3)3和Al(NO3)3·9H2O，原因如下。
在僅使用Al(NO3)3·9H2O時，有著優(yōu)良附著性能的第一絕緣層一旦形成后，即使長時間通以電流也難以在其上生長絕緣層，可是，如果把無水Al(NO3)3加到該懸浮液中，可以容易地形成預(yù)定厚度的絕緣層。
第一絕緣層的厚度在金屬線圈上為約10μm，在金屬線之間約40μm，在該層燒結(jié)以后，用電沉積法形成第二絕緣層。
第一絕緣層的Al2O3粒子平均填充率為70%，第二絕緣層為74%。
如果在同樣條件下僅沉積第一絕緣層，則粒子填充率平均為65%，這表明，類似于例1的情形，Al2O3粒子在第二絕緣層的電沉積期間再次進入第一絕緣層粒子間的間隙中。
黑色層也以與例1中相同的方法形成。
圖6表示對本例和已有技術(shù)的加熱器進行壽命試驗的結(jié)果。
類似于例1的加熱器，本發(fā)明的加熱器與已有技術(shù)中的加熱器相比表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。
例3陰極加熱器按例1中同樣方式形成。
第一絕緣層的Al2O3粒子填充率平均為70%，第二絕緣層平均為72%，如果僅沉積第一絕緣層，Al2O3粒子的填充率平均為65%。這表明，與例1和例2類似，Al2O3粒子在第二絕緣層的電沉積期間再次進入第一絕緣層。
本例中，在第一絕緣層中電沉積的是粒子直徑較大(約12μm)的Al2O3粒子，其外沉積粒子直徑較小(約3μm)的粒子，作為第二絕緣層。
結(jié)果，加熱器工作期間粒子的燒結(jié)為較大直徑的粒子所抑止，這就有效地減輕了絕緣層的收縮，但是，由于該第一絕緣層烘烤較為困難，所以，其強度不易令人滿意，然而，這種強度損失可由涂覆較小直徑的粒子作為第二層來加以補償。
在第二絕緣層電沉積之后，涂上黑色層，并在氫氣氛中烘烤，這樣，就制成了按照本發(fā)明的加熱器。
表3表示該加熱器壽命試驗的結(jié)果。
本發(fā)明的用于陰極射線管的陰極是通過把上述加熱器安裝和固定在陰極套筒中并在該陰極套筒端部設(shè)置陰極粉末而制成的。
例4圖7示出了例1中第一絕緣層的無機絕緣粒子填充率與加熱器壽命之間的關(guān)系。
無機絕緣加熱器按例1中同樣方法制成，但第一絕緣層的粒子填充率是變化的。各加熱器經(jīng)受通(5分鐘)/斷(3分鐘)循環(huán)的電流試驗以比較加熱器的壽命，直至加熱器的導(dǎo)線斷裂為止。
由圖中顯然可見，壽命在無機絕緣粒子填充率超過40%后迅速增加，填充率在45-75%的范圍內(nèi)是最佳的，因為此時具有4000次循環(huán)或更高的壽命。尤其是，當(dāng)填充率在50-60%的范圍內(nèi)，加熱器表現(xiàn)出突出的20，000次循環(huán)以上的壽命。
圖8是陰極射線管的截面圖。
該陰極射線管包括漏斗狀的玻璃管，以及，密封在管內(nèi)的電子槍801和熒光屏802。玻璃管由錐形漏斗部和細(xì)長的圓柱形頸部組成，錐形漏斗部的底部涂有熒光材料(即，在電子束輻射下發(fā)出熒光的物質(zhì))，在高真空下密封。
電子槍801由被陰極加熱器803加熱時發(fā)射電子的陰極804和一個圓筒形電極(即柵極)組成，后者把電子的輻射集中成電子束，把電子束加速至高速，同時將其會聚到熒光屏上。
陰極射線管設(shè)有一個偏轉(zhuǎn)線圈806和一個陽極接點807，導(dǎo)電膜808(即，覆蓋熒光屏802的鋁膜)在頸部和錐形漏斗部的內(nèi)表面上形成。
在上述陰極射線管中使用本發(fā)明的陰極加熱器能夠提高陰極射線管的壽命。
例5圖9表示汽車中所用的氣流傳感器的結(jié)構(gòu)。
一個線徑30μm的鉑線圈901在無機絕緣加熱器900中形成，前者兩端接有直徑120μm的Pt-Ir做成的引線902，經(jīng)微安表907連接到供電裝置908。
用與例2中同樣的方法在上述鉑線圈901的相鄰線圈間形成第一絕緣層904，其上進一步形成第二絕緣層905。
第一絕緣層904的無機絕緣粒子填充率平均為55%，第二絕緣層的填充率平均為62%，在第二絕緣層上進而形成50μm厚的玻璃保護層903。
該無機絕緣加熱器部件900設(shè)置在汽車的汽化器(圖中未畫出)內(nèi)，它以微小的電流變化的形式檢測出流經(jīng)汽化器的氣流引起的熱變化，根據(jù)檢測到的信號求出氣流的流速，把進入發(fā)動機汽缸的氣流流速控制在適當(dāng)值。
采用本發(fā)明的無機絕緣加熱器能夠提高氣流傳感器的抗振性能和壽命。
權(quán)利要求
1.一種無機絕緣加熱器，包括金屬導(dǎo)線加熱部件，由無機多孔層形成的、覆蓋上述金屬導(dǎo)線加熱部件的絕緣層，以及在該絕緣層上形成的覆蓋層，其特征在于，所述絕緣層包括(1)與加熱器的金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的第一絕緣層，其中，金屬導(dǎo)線加熱部件的相鄰金屬導(dǎo)線間的無機絕緣粒子填充率以對絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，(2)在第一絕緣層上形成的第二絕緣層，其中，無機絕緣粒子的填充率約等于或大于第一絕緣層的填充率。
2.一種制造無機絕緣加熱器的方法，包括在金屬導(dǎo)線加熱器上附著一層由無機多孔層形成的絕緣層，在該絕緣層上形成一覆蓋層，然后烘烤這些層次，其特征在于，包括(1)形成第一絕緣層的步驟，該絕緣層使金屬導(dǎo)線加熱部件的相鄰金屬導(dǎo)線之間絕緣，該絕緣層用含有反應(yīng)-控制型電沉積特性的電解質(zhì)和無機絕緣粒子的懸浮液電沉積而成，(2)在第一絕緣層上形成第二絕緣層的步驟，該第二絕緣層與第一絕緣層緊密接觸，并使金屬導(dǎo)線加熱部件的外部絕緣，該第二絕緣層用含有無機絕緣粒子的懸浮液形成。
3.一種制造無機絕緣加熱器的方法，包括在金屬導(dǎo)線加熱部件上附著一層無機多孔層形成的絕緣層，在該絕緣層上形成覆蓋層，并烘烤這些層次，其特征在于，包括(1)形成第一絕緣層的步驟，該絕緣層使金屬導(dǎo)線加熱部件的相鄰金屬導(dǎo)線之間絕緣，該絕緣層用含有反應(yīng)-控制型電沉積特性的電解質(zhì)和無機絕緣粒子的懸浮液電沉積而成。(2)在第一絕緣層上形成第二絕緣層的步驟，該第二絕緣層與第一絕緣層緊密接觸，并使金屬導(dǎo)線加熱部件的外部絕緣，該第二絕緣層用含有擴散-控制型電沉積特性的電解質(zhì)和無機絕緣粒子的懸浮液形成，其中該電解質(zhì)的電沉積速度大于該懸浮液。
4.一種氣流傳感器，具有置于所要檢測流速的氣流中的無機絕緣加熱器，用電流使該加熱器發(fā)熱的裝置，以及用來檢測隨氣流流速變化的加熱器溫度的檢測裝置，其特征在于，該加熱器包括一個金屬導(dǎo)線加熱部件，由無機物的多孔層形成的、覆蓋該金屬導(dǎo)線加熱部件的絕緣層，在該絕緣層上形成的覆蓋層，該加熱器的絕緣層包括(1)與加熱器的金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的第一絕緣層，其中，金屬導(dǎo)線加熱部件相鄰金屬導(dǎo)線間的無機絕緣粒子的填充率以對該絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，(2)在第一絕緣層上形成的第二絕緣層，其中，無機絕緣粒子的填充率約等于或大于第一絕緣層的填充率。
5.一種用來加熱陰極射線管發(fā)射陰極射線的陰極粉末的陰極射線管陰極加熱器，包括一金屬線圈，由無機物的多孔層形成、覆蓋金屬導(dǎo)線加熱部件的絕緣層，以及在該絕緣層上形成的覆蓋層，其特征在于，該絕緣層包括，(1)與金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的第一絕緣層，其中，金屬導(dǎo)線加熱部件相鄰金屬導(dǎo)線間無機絕緣粒子的填充率以對該絕緣層的截面積比例表示為45-75%，(2)在所述第一絕緣層上形成的第二絕緣層，其中，無機絕緣粒子的填充率約等于或大于第一絕緣層的填充率。
6.一種用于加熱發(fā)射陰極射線的陰極粉末的陰極射線管陰極加熱器，包括繞成雙線圈狀的金屬線圈，在金屬線圈的相鄰圈之間形成并與之緊密接觸的第一絕緣層，在第一絕緣層上形成并與之緊密接觸的第二絕緣層，以及，在該第二絕緣層上形成的覆蓋層，該第一絕緣層為均勻填充著無機絕緣粒子的絕緣層，粒子的填充率以對該絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，該第二絕緣層均勻填充著無機絕緣粒子，粒子的填充率約等于或大于第一絕緣層的填充率，雙線圈狀的線圈的芯部是中空的。
7.一種用于加熱陰極射線管發(fā)射陰極射線的陰極粉末(粒子)的陰極射線管陰極加熱器，包括一個金屬線圈，由無機物的多孔層形成的、與該金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的絕緣層，以及在該絕緣層上形成的覆蓋層，其特征在于，該絕緣層包括(1)與該加熱器的金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的第一絕緣層，其中，金屬導(dǎo)線加熱部件相鄰金屬導(dǎo)線之間無機絕緣粒子的填充率以對該絕緣層截面積的比例表示時為45-75%，(2)由無機絕緣粒子組成的第二絕緣層，它與第一絕緣層形成緊密接觸，使該金屬導(dǎo)線加熱器外部絕緣，并具有在經(jīng)受4000次從室溫至1400℃的熱循環(huán)后基本上無劣化的電絕緣性能。
8.一種用于加熱發(fā)射陰極射線的陰極粉末的陰極射線管陰極加熱器，包括一個金屬線圈，由無機物的多孔層組成的、與該金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的絕緣層，在該絕緣層上形成的覆蓋層，其特征在于，該絕緣層包括(1)與該加熱器的金屬導(dǎo)線形成緊密接觸的第一絕緣層，其中，金屬線圈相鄰金屬導(dǎo)線間的無機絕緣粒子的填充率以對該絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，(2)由無機絕緣粒子組成的第二絕緣層，與第一絕緣層形成緊密接觸，使該金屬導(dǎo)線加熱器外部絕緣，并具有4000次通-斷循環(huán)電流試驗中不出現(xiàn)絕緣不良的電絕緣性能，其中，加在該金屬線圈上的電壓為6.3v或更大，發(fā)射陰極射線的陰極粉末與金屬線圈之間的電勢差為400v。
9.制造陰極射線管的陰極加熱器的方法，包括在一個芯子上繞制金屬線圈以形成一個雙線圈狀線圈，形成一由無機物的多孔層組成的絕緣層以覆蓋該金屬線圈，在該絕緣層上形成一覆蓋層，并烘烤這些層次，其特征在于(1)形成第一絕緣層的步驟，該絕緣層使金屬線圈相鄰圈之間絕緣，該絕緣層由含有反應(yīng)-控制型電沉積特性的電解質(zhì)和無機絕緣粒子懸浮液電沉積而成，在烘烤后，絕緣層的無絕緣粒子的填充率以對該截面積的比例表示時為45-75%，(2)在第一絕緣層上形成第二絕緣層的步驟，該第二絕緣層與第一絕緣層形成緊密接觸并使該線圈外部絕緣，第二絕緣層由含有擴散-控制型電沉積特性的電解質(zhì)和無機絕緣粒子的懸浮液沉積而成，其中，電解質(zhì)的沉積速度大于上面的懸浮液，在烘烤后，該絕緣層的無機絕緣粒子的填充率約等于第一絕緣層的填充率，或最多大于其10%
10.一種陰極射線管，具有陰極套筒，位于所述陰極套筒端部的陰極粉末，以及安裝在該陰極套筒內(nèi)的陰極粉末加熱器，該加熱器包括繞成雙線圈狀的金屬線圈，一由無機物的多孔層組成的、覆蓋所述金屬線圈的絕緣層，在該絕緣層上形成的一覆蓋層，其特征在于，該加熱器的絕緣層包括(1)第一絕緣層，在所述的金屬線圈相鄰圈之間形成，與所述金屬導(dǎo)線形成緊密接觸，其中均勻地填充著無機絕緣粒子，填充率以對該絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，(2)在第一絕緣層上形成的第二絕緣層，與第一絕緣層形成緊密接觸，使金屬線圈外部絕緣，其中均勻地填充著無機絕緣粒子，填充率約等于第一絕緣層的填充率，或最多比其大10%。
11.一種陰極射線管，具有熒光屏，帶有對著所述熒光屏設(shè)置的陰極的陰極射線槍，該陰極射線槍具有陰極套筒、置于該套筒端部的陰極粉末，以及安裝在所述套筒中的陰極加熱器，陰極加熱器包括繞成雙線圈狀的金屬線圈，由無機物的多孔層組成的、覆蓋所述金屬線圈的一絕緣層，在該絕緣層上形成的一覆蓋層，其特征在于，該陰極加熱器的絕緣層包括(1)第一絕緣層，在金屬線圈的相鄰圈之間形成并與金屬導(dǎo)線形成緊密接觸，其中填充著無機絕緣粒子，填充率以對該絕緣層的截面積的比例表示時為45-75%，(2)第二絕緣層，在第一絕緣層上形成，與第一絕緣層緊密接觸，使金屬線圈外部絕緣，其中均勻填充著無機絕緣粒子，填充率約等于第一絕緣層的填充率，或最多大于其10%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種長壽命的無機絕緣加熱器，用于氣流傳感器、陰極射線管陰極加熱器等，特點在于整個絕緣層的無機絕緣粒子分布是均勻的，由此，絕緣層中縫隙等的形成大為減小，即使在高溫和強振動下也不易出現(xiàn)導(dǎo)線的損壞和介電擊穿。
文檔編號H05B3/18GK1048643SQ90103380
公開日1991年1月16日 申請日期1990年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月1日
發(fā)明者荒戶利昭, 成澤敏明, 祖父江昌久, 小金沢信之 申請人:株式會社日立制作所