[發明專利]一種高可靠自帶熱子吸氣劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310371793.3
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103489733A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 郭衛斌;薛函迎;柴云川;王瀏杰
• 申請（專利權）人: 南京華東電子真空材料有限公司
• 主分類號: H01J9/00
• 分類號: H01J9/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明屬于電真空元器件制造領域、特別涉及一種高可靠自帶熱子吸氣劑的制備方法。

背景技術

用于獲得、維持真空以及純化氣體等，能有效的吸著某些(種)氣體分子的制劑或裝置通稱為吸氣劑。吸氣劑的主要作用有：⑴短時間內提高真空器件內的真空度，有利于縮短排氣時間；⑵維持器件在儲存和工作期間的真空度；⑶吸收器件在啟動和反常工作時的突發性放氣，以保護陰極，延長器件的壽命；吸氣劑的分類及工作原理:⑴蒸散型吸氣劑：將鋇、鍶、鈣等金屬的鋁合金與如鐵粉、鎳粉、鈦粉的還原劑組成的混合物在真空中加熱，使其中的鋇、鍶、鈣等活性金屬蒸發出來并在器件的內壁冷凝下來形成吸氣薄膜，應用最廣泛的是鋇鋁合金與鎳粉的混合物。⑵非蒸散型吸氣劑：將鋯、鈦、釔單質或其與釩、鐵、錳、鈷、鋁、鉬、稀土組成的二元或多元合金的粉末在真空中加熱，使其表面的氧化層向內部擴散，暴露出新鮮表面，應用最廣泛的是鋯鋁合金、鋯釩鐵合金。吸氣劑的吸氣機理主要有：⑴蒸散吸氣：吸氣金屬在受熱蒸散時，飛濺出來的活性金屬原子與管內空間的氣體分子相互碰撞，在碰撞過程中與氣體分子起化學作用，產生相應的化合物，并且沉積在內表面上。結果管內空間的氣體濃度減少，殘余氣體大部分被吸收了。⑵表面吸附：當氣體分子碰撞固體表面時，它可能被彈回，也可能被吸附。被吸附的氣體分子可能被吸附得很牢，也可能只被很微弱的力所束縛。⑶內部擴散：表面吸附的氣體具有較大的表面遷移率，它可以迅速的在整個表面上擴散開來。隨著表面擴散的進行，在一定的條件下，表面吸附的氣體將解離成原子進一步向吸氣金屬內部進行體擴散。蒸散型吸氣劑具有上述1、2、3共三個吸氣過程，而非蒸散型由于沒有蒸散過程，因此只有2、3兩個吸氣過程。

非蒸散型吸氣劑工作之前必須有一個激活過程，即器件中的吸氣劑在封離之前，必須對吸氣劑進行有效加熱，使其表面的氧化層、碳化層向內部擴散從而暴露出活性表面，同時降低其固溶在內部的氫氣含量。并且要使非蒸散型吸氣劑有良好的吸氣性能，必須確保表面吸附的氣體能夠迅速解離并向內部擴散，因此必須要有足夠高的工作溫度。

目前對吸氣劑激活方法有三種，一種是通過外界烘烤的熱輻射加熱、一種是用高頻感應線圈，使吸氣劑內部產生感應電流而加熱，再有一種是吸氣劑內部埋有熱子，熱子通電后加熱吸氣劑。

有些器件由于材料、工藝、氣體負載、壽命等限制，無法使用第一或第二中加熱方法，只能使用第三種方法來達到激活和長期提高工作溫度的目的。但是這種方法除了結構復雜的缺點外，還有更致命的缺點：

如最早的美國專利3584253所提出的一種自帶熱子吸氣劑的制備方法，其是將鎢、鉬等加熱絲表面涂覆氧化鋁后，高溫成瓷，然后在熱子外部再燒結一層吸氣金屬。這種結構和制備方法有如下缺陷：1.?裝配時，僅靠兩根熱絲固定吸氣劑，由于吸氣劑頭重腳輕，在有徑向振動時，熱子根部的絲腳容易疲勞斷裂；2.為避免鎢、鉬等加熱絲在氧化鋁成瓷時的再結晶而引起脆斷，氧化鋁絕緣層成瓷不徹底，從而使得暴露在吸氣劑外部的氧化鋁在受到沖擊、振動后很容易剝落；3.熱子本身的強度不高，為避免外力破壞熱子表面的絕緣涂層，不能采用先壓制后燒結的方式來使吸氣劑成型，只能采用松裝燒結或用膏劑涂覆后再燒結的方式使吸氣合金成型，從而使得吸氣合金本身的牢固度不夠，在受到沖擊振動的時候，表面會有吸氣合金顆粒脫落，特別是熱子根部的吸氣合金。

而吸氣劑在器件內部有顆粒脫落有時會帶來毀滅性的的后果，如行波管、X射線管等器件，內部電極間加有幾萬甚至上百萬伏的高壓，吸氣劑顆粒脫落后會造成內部打火，瞬間使器件失效。

為提高自帶熱子吸氣劑的可靠性，美國專利4789309提出了一種新的制備方法，其是將鎢、鉬等加熱絲兩端分別套上成瓷良好的絕緣瓷管，然后在表面涂覆氧化鋁后高溫成瓷，最后在熱子外部再燒結一層吸氣金屬。這種制備方法解決了早期技術的第2種缺陷，但是第1、3種缺陷仍然沒有解決。

為提高自帶熱子吸氣劑的可靠性，中國專利200810116163提出了另一種新的制備方法，其是將鎢、鉬等加熱絲表面涂覆氧化鋁后高溫成瓷，然后將熱子穿過一雙孔陶瓷片后，用鈦膏固定，真空燒結成固定加熱組件，然后在陶瓷片涂有鈦膏的一面再燒結一層吸氣金屬。這種制備方法雖然解決了吸氣劑熱子根部的吸氣合金易于脫落的問題，但是其熱子強度仍然不高，不能采用先壓制后燒結的方法是吸氣劑成型，因此其他表面的吸氣合金牢固度仍然不是很高，并且早期技術的第1、2種缺陷仍然沒有解決。

發明內容