一种高可靠吸气剂热子结构及制备方法与流程

本发明属于电真空元器件制造领域、特别涉及一种新型吸气剂热子的结构及其制备方法。

背景技术：

用于获得、维持真空以及纯化气体等，能有效的吸着某些(种)气体分子的制剂或装置通称为吸气剂。

非蒸散型吸气剂是吸气剂的一个主要门类，其一般是通过把锆、钛、钇单质或其与钒、铁、锰、钴、铝、钼、稀土组成的二元或多元合金的粉末压制或烧结成型。

非蒸散型吸气剂工作之前必须有一个激活过程，即器件中的吸气剂在封离之前，必须对吸气剂进行有效加热，使其表面的氧化层、碳化层向内部扩散从而暴露出活性表面，同时降低其固溶在内部的氢气含量。有些器件由于材料、工艺、气体负载、寿命等限制，无法通过外界烘烤的热辐射加热；也无法通过高频感应线圈，使吸气剂内部产生感应电流而加热；只能在吸气剂内部埋藏涂有绝缘层的加热丝做成的热子组件，并将加热丝装配到器件穿过真空腔壁的的引线上，排气时在引线上通电以加热吸气剂。

近年来，随着器件小型化、扁平化的发展趋势要求吸气剂也越来越小，因此相应的吸气剂内部埋藏的热子也越来越小，埋藏在吸气剂内部的加热丝直径也越来越细。加热丝变细后，和引线连接的可靠性就受到影响，反复通电时，细加热丝更加容易再结晶而脆断。而有些吸气剂由于尺寸限制，只能通过加热丝将吸气剂固定在器件内部，这要求加热丝必须要有足够的强度和刚度，这和吸气剂尺寸越来越小的需求相矛盾。

为解决这些问题，一个解决方案就是采用不同直径的加热丝连接起来使用，在吸气剂内部使用细直径的加热丝，在穿出吸气剂前改用粗直径的加热丝。粗热丝和细热丝的连接一般采用焊接的方式。然而，在电真空器件中为避免金属元素在高温时的挥发，一般采用金属钨、钼、铼等难熔金属作为加热丝。这些难熔金属由于熔点高，因此特别难以焊接。即使焊接好，也容易因为焊接时的高温引起焊接处的晶粒的再结晶和长大，在冲击、振动时容易接触不良或断裂。通电时，粗、细热丝接触部分电流密度大，局部过热容易熔断。

技术实现要素：

本发明提出的是一种吸气剂热子结构及制备方法，其目的在于解决粗、细加热丝连接时接头部分可靠性不高，在冲击、振动条件下容易断裂，接触不良等问题。

本发明的技术解决方案：一种高可靠吸气剂热子结构，包括多段粗热丝或细热丝，所述粗热丝一端设有一个或多个间断的凹槽，细热丝部分缠绕在粗热丝上，并且缠绕部分有部分或全部嵌入粗热丝的凹槽中；粗热丝另一端、需要长度的上端将丝径收缩为原丝径的约85%，并留有一段丝径过渡区域；在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域有绝缘层覆盖。

所述凹槽为3-5个，凹槽的间距为细热丝的直径，凹槽的深度以细热丝螺旋内部能产生拉应力为准，其中过渡区域的长度为6-8倍的丝径。

所述粗热丝或细热丝是钨丝、钼丝、钨钼合金丝、钨铼合金丝、钼铼合金丝中的一种。

所述绝缘层是氧化铝、氧化锆、氧化钇、滑石粉中的一种或数种组合。

其制备方法包括以下步骤：

1)在粗热丝的一端通过铣削或磨削或挤压变形形成一个或多个间断的凹槽，并在预留粗热丝需要长度的上端将丝径收缩为原丝径的约85%，并留有一段丝径过渡区域；

2)将细加热丝在变径长度区域紧紧的缠绕几圈。

3)将缠绕的细加热丝通过工具经过过渡区域推到粗加热丝的有凹槽的一端，并卡在凹槽中；

4)将过渡区域和变径长度区域剪去，在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域电泳一层绝缘材料如氧化铝、氧化锆、氧化钇的绝缘层，然后将所得热子结构在氢气气氛中高温烧结成瓷，绝缘层在高温时的收缩，进一步将细热丝紧压在粗热丝上。

本发明的有益效果：粗细热丝通过缠绕连接，能避免通常焊接连接方式可能带来的接触不良、断裂、熔断等缺陷，提高了热子的其可靠性。

附图说明

图1是本发明制作方法步骤1的示意图；

图2是本发明制作方法步骤2的示意图；

图3是本发明制作方法步骤3的示意图；

图4是本发明制作方法步骤4的示意图；

上述图中的1是粗热丝，2是细热丝，3是绝缘层。

具体实施方式

一种吸气剂热子结构，其1)粗热丝在连接部分有一个或多个间断的凹槽；2)细热丝有部分缠绕在粗热丝上，并且缠绕在粗热丝的部分有部分或全部嵌入粗热丝的凹槽中；3)在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域有绝缘层覆盖。

其制作方法为：

1)如图1所示，在粗热丝的一端通过铣削或磨削或挤压变形形成一个或多个间断的凹槽，并在预留粗热丝需要长度的上端将丝径收缩为原丝径的约85%，并留有一段丝径过渡区域。凹槽的个数以3-5个为宜，凹槽的间距以细加热丝的直径为宜，凹槽的深度以随后到制作方法第3个步骤中的细热丝螺旋内部能产生拉应力为准，其中过渡区域的长度以6-8倍的丝径为宜。

2)如图2所示，将细加热丝在变径长度区域紧紧的缠绕几圈，以5-6圈为宜。

3)如图3所示，将缠绕的细加热丝通过工具经过过渡区域推到粗加热丝的有凹槽的一端，并卡在凹槽中。粗热丝尾端的凹槽避免了细热丝在轴向的位移，细热丝的螺旋由于存在的拉应力可以使细热丝紧紧缠绕在粗加热丝上。同时粗、细热丝的接触面积大，通电时触部分的电流密度低，不易熔断。

4)如图4所示，将过渡区域和变径长度区域剪去，在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域电泳一层由氧化铝、氧化锆、氧化钇等绝缘材料组成的绝缘层，然后将这个热子在氢气气氛中高温烧结成瓷。绝缘层在高温时的收缩，进一步将细热丝紧压在粗热丝上。

实施例1

1)在一直径为0.5mm，长度为45mm的钼丝一端通过挤压变形的方法形成5个在直径方向相对的凹槽，凹槽的深度约为0.15mm。凹槽之间的间距为0.2mm。将钼丝另一端的10mm处通过磨削的方式将丝径收缩到约0.42mm，在0.42mm到0.5mm之间留有一段长度为4mm的丝径过渡区域。

2)将一直径为0.2mm的钼丝在直径为0.42mm的钼丝缠绕5圈。

3)将缠绕的5圈0.2mm的钼丝通过工具滑动到直径0.5mm钼丝的凹槽位置，并全部卡在凹槽中。

4)将0.5mm钼丝上的过渡区域和0.42mm粗的部分剪去，然后用本领域中通常的电泳方法，在0.2mm钼丝上、连接部位、0.5mm的钼丝的部分区域上电泳一层由氧化铝、氧化钇等绝缘材料组成的绝缘层，然后将这个热子在氢气气氛中高温烧结成瓷。

技术特征：

1.一种高可靠吸气剂热子结构，其特征是包括多段粗热丝或细热丝，所述粗热丝一端设有一个或多个间断的凹槽，细热丝部分缠绕在粗热丝上，并且缠绕部分有部分或全部嵌入粗热丝的凹槽中；粗热丝另一端、需要长度的上端将丝径收缩为原丝径的约85%，并留有一段丝径过渡区域；在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域有绝缘层覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠吸气剂热子结构，其特征是所述凹槽为3-5个，凹槽的间距为细热丝的直径，凹槽的深度以细热丝螺旋内部能产生拉应力为准，其中过渡区域的长度为6-8倍的丝径。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠吸气剂热子结构，其特征是所述粗热丝或细热丝是钨丝、钼丝、钨钼合金丝、钨铼合金丝、钼铼合金丝中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高可靠吸气剂热子结构，其特征是所述绝缘层是氧化铝、氧化锆、氧化钇、滑石粉中的一种或数种组合。

5.如权利要求1所述的一种高可靠吸气剂热子结构的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)在粗热丝的一端通过铣削或磨削或挤压变形形成一个或多个间断的凹槽，并在预留粗热丝需要长度的上端将丝径收缩为原丝径的约85%，并留有一段丝径过渡区域；

2)将细加热丝在变径长度区域紧紧的缠绕几圈。

3)将缠绕的细加热丝通过工具经过过渡区域推到粗加热丝的有凹槽的一端，并卡在凹槽中；

4)将过渡区域和变径长度区域剪去，在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域电泳一层绝缘材料如氧化铝、氧化锆、氧化钇的绝缘层，然后将所得热子结构在氢气气氛中高温烧结成瓷，绝缘层在高温时的收缩，进一步将细热丝紧压在粗热丝上。

技术总结
本发明是一种吸气剂热子的结构及制备方法，其特征是粗热丝在连接部分有一个或多个间断的凹槽；细热丝有部分缠绕在粗热丝上，并且缠绕在粗热丝的部分有部分或全部嵌入粗热丝的凹槽中；在细热丝、连接部分以及粗热丝的部分区域有绝缘层覆盖。本发明的优点在于：粗细热丝通过缠绕连接，能避免通常焊接连接方式可能带来的接触不良、断裂、熔断等缺陷，提高了热子的其可靠性。

技术研发人员：郭卫斌;薛函迎;柴云川;王浏杰
受保护的技术使用者：南京华东电子真空材料有限公司
技术研发日：2021.04.13
技术公布日：2021.07.23