[發明專利]一種陰極用可視化微波燒結設備

有效

• 申請號: 201710328544.4
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107144130B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉偉;田明創;李俊輝;王金淑
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種陰極用可視化微波燒結設備屬于微波燒結領域，提供了一種鈧鎢陰極燒結用專用小型微波燒結爐和微波燒結保溫裝置，主要由微波源、保溫裝置、不銹鋼加熱腔體、可視保護氣氛空間組成。保溫裝置包括加厚隔熱底座、一層剛玉坩堝、氧化鋁纖維棉、二層剛玉坩堝、氧化鎢層、三層剛玉坩堝、帶孔剛玉蓋子。加熱腔體通過功率高達3千瓦的微波源直接進行能量轉換，將微波能輸送到樣品中，腔體頂部設有紅外測溫裝置。可視保護氣氛空間與真空、氣氛控制系統相連，為樣品燒結提供精確可控氣氛。本發明具有以下優點：燒結過程全程可視，重復性高；高純氧化鎢層對陰極無污染，且能防止微波打火現象；微波場強均勻，實現了陰極均勻燒結。

技術領域

本發明屬于微波燒結技術領域，更具體地說，提供了一種適用于鈧鎢陰極燒結的專用可視化微波燒結爐和及其微波燒結保溫裝置。

背景技術

在諸多陰極類型中，浸漬型含鈧擴散陰極是已有文獻報道中發射最高的陰極，但它的制備工藝比較復雜，尤其是燒結工藝。

傳統的陰極燒結用真空氫氣燒結爐升溫速度為5℃-10℃，通過熱輻射方法加熱樣品，達到陰極樣品燒結所需溫度1600℃需要3h，降溫時間需45min。為了保證氫氣氛圍，需全程通氫氣，耗時耗能。

微波燒結是一種材料燒結工藝的新方法，它具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高等特點，并能提高產品的均勻性和成品率，改善被燒結材料的微觀結構和性能。

目前，微波燒結已應用于粉末冶金制品燒結，但仍有一定的缺點，比如物料加熱不均勻，易開裂，而且，微波燒結時爐體不可視，導致不能完整記錄燒結過程，重復性不高。

對陰極燒結來說，普通微波燒結還存在嚴重的缺陷：傳統保溫材料SiC等在高溫燒結時容易發生打火現象并容易引入新的雜質元素Si，對陰極造成污染，影響其最終發射性能。所以如何防止燒結過程打火現象及避免污染樣品對陰極的發射性能具重要意義。

發明內容

本發明針對現有技術：陰極燒結工藝復雜、重復性低、燒結工藝能耗高及陰極污染等問題。提供了一種對樣品均勻加熱且對鈧鎢陰極樣品無污染的可視化微波燒結裝置。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案包含如下：

1.一種陰極用可視化微波燒結設備，其特征在于：包括可視保護氣氛空間(1)、微波燒結爐體(2)、微波源(3)、保溫裝置(4)；所述微波燒結爐體(2)內置于可視保護氣氛空間(1)內；

所述可視保護氣氛空間(1)設置有進氣口(5)和排氣口，壓力示數表(6)以及真空泵(7)；可視保護氣氛空間(1)使用有機玻璃，且兩端設置有進氣口(5)和排氣口；

所述微波源(3)安裝于所述微波燒結爐體(2)內部，微波燒結爐體頂部設置有紅外測溫裝置(8)，底部設置有旋轉托盤(9)，以及變壓裝置(10)和排風扇(11)；變壓裝置(10)用于控制微波源(3)；所述旋轉托盤(9)與一層剛玉坩堝底座(18)同為帶孔圓形，恰好鑲嵌；旋轉托盤(9)旋轉驅動裝置為電動馬達；所述排風扇(11)安裝于變壓裝置一側；

所述保溫裝置(4)設置有一層剛玉坩堝(12)、氧化鋁纖維棉(13)、剛玉坩堝蓋、二層剛玉坩堝(15)、氧化鎢層(16)及三層剛玉坩堝(17)；所述二層剛玉坩堝(15)內置于一層剛玉坩堝(12)，三層剛玉坩堝(17)內置于二層剛玉坩堝(15)，一層坩堝底部加裝保溫底座(18)；氧化鋁纖維棉(13)置于一層剛玉坩堝(12)，二層剛玉坩堝(15)之間；氧化鎢層(16)置于二層剛玉坩堝(15)，三層剛玉坩堝(17)之間；一層剛玉坩堝(12)、二層剛玉坩堝(15)、三層剛玉坩堝(17)頂部分別設置剛玉坩堝蓋；剛玉坩堝蓋設置有貫穿其厚度的紅外測溫孔。

進一步，微波燒結爐體邊長為1/2微波導波波長倍數，使腔內保持諧振。