一种环形碳纤维阴极及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阴极及其制备方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维材料因其具有的发射阈值低、启动快、电子束均匀性好、寿命长等优点，是电子发生源的理想材料之一。采用碳纤维材料制备的阴极被广泛应用在微波器件、强流电子束辐照等领域。目前使用的碳纤维材料阴极均为平面形式阴极，对于平面工件的表面辐照改性效果明显，但对于具有复杂外形的工件，如齿轮、轴承等，无法对工件表面进行均匀的辐照改性处理。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决现有碳纤维阴极为平面形式阴极，无法对复杂工件表面进行均匀的辐照改性处理的问题，而提供一种环形碳纤维阴极及其制备方法。
[0004]—种环形碳纤维阴极包括屏蔽环、螺孔、电极、环形内绝缘环、导电环和碳纤维束；
[0005]所述的电极的内部设有环形内绝缘环，电极的上下两端均设有导电环；环形内绝缘环和导电环的上下两端均设有屏蔽环；
[0006]所述的屏蔽环上设有螺孔，螺丝通过螺孔将屏蔽环、导电环和电极固定；
[0007]所述的电极和环形内绝缘环上均布数个通孔，且电极上通孔轴心线与环形内绝缘环上通孔的轴心线重合；碳纤维束的一端焊接在电极的通孔中，碳纤维束的另一端穿出环形内绝缘环的通孔。
[0008]一种环形碳纤维阴极的制备方法，是按以下步骤完成的:
[0009]一、采用绝缘材料以均布的形式钻有通孔，得到环形内绝缘环；将电极材料以均布的形式钻有通孔，得到电极；
[0010]二、将多股碳纤维丝捆绑成圆柱形，再浸入到P/A1原子比为10:1、质量分数为20%的偏磷酸铝溶液中浸润35s?40s，再在温度为500°C加热60min?70min，得到碳纤维束；
[0011 ] 三、将电极和导电环固定在一起，再将电极和环形内绝缘环固定在一起，再将碳纤维束的一端焊接在电极的通孔中，碳纤维束的另一端穿出环形内绝缘环的通孔；
[0012]四、将屏蔽环固定在环形内绝缘环和导电环的表面上，得到环形碳纤维阴极。
[0013]本发明的优点:
[0014]一、本发明将碳纤维束均匀排布在环形结构电极上，利用碳纤维束的发射性质，在空间内形成均匀分布的电子束流，可以对具有复杂外形的零件进行均匀的表面辐照改性处理；
[0015]二、本发明相对于传统的平板式碳纤维阴极，零件的处理效率提高了 70%?80%，本发明提高了电子束辐照处理零件的适用范围；
[0016]三、使用本发明得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后涂层表面原有的疏松颗粒状表面，转变为均匀的重熔表面形貌；
[0017]四、使用本发明得到的环形碳纤维阴极对基体进行电子束辐照处理后，增强了基体的耐磨损性能。
[0018]本发明可获得一种环形碳纤维阴极。
【附图说明】
[0019]图1为【具体实施方式】一所述的一种环形碳纤维阴极的俯视图；
[0020]图2是图1沿A-A的剖视图；
[0021]图3为束流柱状图；
[0022]图4为表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承的SEM图；
[0023]图5为使用试验一得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后的SEM图；
[0024]图6为表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承磨痕的SEM图；
[0025]图7为使用试验一得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后的轴承的SEM图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】一:本实施方式是一种环形碳纤维阴极包括屏蔽环1、螺孔2、电极
3、环形内绝缘环4、导电环5和碳纤维束6 ；
[0027]所述的电极3的内部设有环形内绝缘环4，电极3的上下两端均设有导电环5 ;环形内绝缘环4和导电环5的上下两端均设有屏蔽环I ;
[0028]所述的屏蔽环I上设有螺孔2，螺丝通过螺孔2将屏蔽环1、导电环5和电极3固定;
[0029]所述的电极3和环形内绝缘环4上均布数个通孔，且电极3上通孔轴心线与环形内绝缘环4上通孔的轴心线重合；碳纤维束6的一端焊接在电极3的通孔中，碳纤维束6的另一端穿出环形内绝缘环4的通孔。
[0030]图1为【具体实施方式】一所述的一种环形碳纤维阴极的俯视图；
[0031]图2是图1沿A-A的剖视图；图2中I为屏蔽环，2为螺孔，3为电极，4为环形内绝缘环，5为导电环，6为碳纤维束。
[0032]本实施方式的优点:
[0033]一、本实施方式将碳纤维束6均匀排布在环形结构电极3上，利用碳纤维束6的发射性质，在空间内形成均匀分布的电子束流，可以对具有复杂外形的零件进行均匀的表面辐照改性处理；
[0034]二、本实施方式相对于传统的平板式碳纤维阴极，零件的处理效率提高了 70%?80%，本实施方式提高了电子束辐照处理零件的适用范围；
[0035]三、使用本实施方式得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后涂层表面原有的疏松颗粒状表面，转变为均匀的重熔表面形貌；
[0036]四、使用本实施方式得到的环形碳纤维阴极对基体进行电子束辐照处理后，增强了基体的耐磨损性能。
[0037]本实施方式可获得一种环形碳纤维阴极。
[0038]【具体实施方式】二:本实施方式与具体实施一的不同点是:所述的电极3上通孔的中心距为15mm，环形内绝缘环4上通孔的中心距为15mm。其他与【具体实施方式】一相同。
[0039]【具体实施方式】三:本实施方式与具体实施一或二的不同点是:所述的碳纤维束6露出环形内绝缘环4的内表面的长度为2cm?3cm。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0040]【具体实施方式】四:本实施方式与具体实施一或二的不同点是:所述的屏蔽环I的材质为尼龙；所述的电极3的材质为紫铜；所述的环形内绝缘环4的材质为聚四氟乙烯；所述的导电环5的材质为黄铜。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0041]【具体实施方式】五:本实施方式是一种环形碳纤维阴极的制备方法是按以下步骤完成的:
[0042]一、采用绝缘材料以均布的形式钻有通孔，得到环形内绝缘环4 ;将电极材料以均布的形式钻有通孔，得到电极3 ;
[0043]二、将多股碳纤维丝捆绑成圆柱形，再浸入到P/A1原子比为10:1、质量分数为20%的偏磷酸铝溶液中浸润35s?40s，再在温度为500°C加热60min?70min，得到碳纤维束6 ；
[0044]三、将电极3和导电环5固定在一起，再将电极3和环形内绝缘环4固定在一起，再将碳纤维束6的一端焊接在电极3的通孔中，碳纤维束6的另一端穿出环形内绝缘环4的通孔；
[0045]四、将屏蔽环I固定在环形内绝缘环4和导电环5的表面上，得到环形碳纤维阴极。
[0046]本实施方式的优点:
[0047]一、本实施方式将碳纤维束6均匀排布在环形结构电极3上，利用碳纤维束6的发射性质，在空间内形成均匀分布的电子束流，可以对具有复杂外形的零件进行均匀的表面辐照改性处理；
[0048]二、本实施方式相对于传统的平板式碳纤维阴极，零件的处理效率提高了 70%?80%，本实施方式提高了电子束辐照处理零件的适用范围；
[0049]三、使用实施方式得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al2O3涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后涂层表面原有的疏松颗粒状表面，转变为均匀的重熔表面形貌；
[0050]四、使用本实施方式得到的环形碳纤维阴极对基体进行电子束辐照处理后，增强了基体的耐磨损性能。
[0051]本实施方式可获得一种环形碳纤维阴极。
[0052]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】五的不同点是:步骤一中所述的绝缘材料为聚四氟乙烯；步骤一中所述的电极材料为紫铜；步骤三中所述的导电环5的材质为黄铜；步骤四中所述的屏蔽环I的材质为尼龙。其他与【具体实施方式】五相同。
[0053]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】五或六的不同点是:步骤一中所述的碳纤维束的直径为2_。其他与【具体实施方式】五或六相同。
[0054]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】五至七的不同点是:步骤三中所述的碳纤维束6露出环形内绝缘环4的内表面的长度为2cm?3cm。其他与【具