专利名称：一种闪光灯用阴极零件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种闪光灯用阴极零件的制造方法。
背景技术：
阴极组件是闪光灯(典型地包括氙气闪光灯，氦气闪光灯等)的核心部件，而阴极则是阴极组件的心脏，主要用于发射电子，阴极零件的基体为多孔结构，阴极组件的性能主要由阴极基体的孔径大小、孔径分布情况、电子发射物的种类和电子发射物的浸渍情况决定。阴极组件一般由阴极零件与支撑杆组成，如图1所示，图中1为阴极零件，2为支撑杆，1和2通过焊接方式组合。传统的闪光灯阴极组件制造方法主要有三种，如下所示方法1 将钨丝缠绕在钨杆上，然后在钨丝中浸渍电子发射物，经过烘干和加热处理后得到阴极组件；方法2 将原料粉末与电子发射物混合均勻，经造粒后使原料粉末具有一定的流动性，用模压机将原料粉末压制成形状比较简单的生坯，后经脱脂除掉生坯中由于造粒引入的有机物，经烧结得到阴极零件，最后将阴极零件与支撑杆焊接组装得到阴极组件；方法3 将原料粉末造粒使其具有一定的流动性，用模压机将钨粉压制成形状比较简单的生坯，经脱脂除掉生坯中由于造粒引入的有机物，通过后续的烧结得到具有多孔结构的钨块，然后在高温下将铜(或聚合物)溶化并渗入钨块中，经机械加工得到阴极基体所设计的形状，再通过化学和高温处理将铜(或聚合物)除掉，在阴极基体中浸渍电子发射物，经过表面清理、清洗和高温处理后得到阴极零件，如果阴极零件形状比较简单，也可省略渗铜、机加工和去铜工艺，直接在烧结而成的钨块中浸渍电子发射物，后经表面清理、清洗和高温处理后得到阴极零件，最后将阴极零件与支撑杆焊接组装得到阴极组件；采用传统工艺制造闪光灯用阴极零件存在以下问题(1)方法1制备的阴极零件存在电子发射不稳定、电子发射能力弱、易中毒、不耐电子轰击、寿命短等缺点，只能应用于中、小功率的闪光灯，不能应用于大功率闪光灯；(2)利用方法2制备的闪光灯阴极零件的性能优于方法1，但该方法只能制备形状比较简单的闪光灯阴极零件，由于钨粉中添加了部分电子发射物，这些电子发射物会阻碍钨粉在烧结过程中收缩，使阴极基体中孔隙较大且不均勻，降低了阴极零件的电子发射性能和电子发射稳定性，同时，电子发射物在该类阴极中的存在状态也会降低阴极与支撑杆的焊接强度；(3)方法3制备的阴极基体具有合适的孔径大小和分布，可以制造形状比较复杂的阴极零件，该方法制备的闪光灯阴极零件的性能优于方法1和方法2，但采用该方法生产形状比较复杂的阴极零件时，具有骨架密度不均勻、工序长、效率低、成本高的缺点，而且渗入基体中的铜很难完全去除，残余的铜会引起阴极中毒，从而影响阴极零件的寿命。
发明内容
利用传统工艺制备闪光灯用阴极零件，存在电子发射不稳定、电子发射能力弱、易中毒、不耐电子轰击、寿命短、不易焊接、不能成形复杂形状、效率低和成本高等缺点，本发明旨在提供一种性能稳定、电子发射能力强、抗中毒能力强、耐轰击、寿命长、易焊接、能成形复杂形状、效率高且成本低的闪光灯阴极零件制备方法。本发明是通过以下步骤实现的(1)将原料粉末进行煅烧、球磨和过筛处理。(2)在加热的状态下，将原料粉末与粘结剂混合均勻，粘结剂一般由类似石蜡、聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、硬脂酸锌等有机物中的一种或多种物质组成，然后利用注射成型设备将混合物制备成具备一定形状的生坯，成形温度为120-200°C。(3)通过化学脱脂或热脱脂的方法将生坯中的有机物去除，如利用有机溶剂将粘结剂从生坯中萃取、利用酸性气体使粘结剂分解或利用加热的方法使粘结剂分解，然后通过在氢气中高温烧结得到具有一定孔隙率的阴极基体，烧结温度为1400-2200°C，烧结时间为l-6h，基体的平均孔径大小1-5 μ m，为孔隙率为10-30%。(4)将电子发射物质浸渍于阴极基体中。(5)将浸渍后的阴极材料进行表面清理、清洗和高温处理，即得到闪光灯用阴极零件。本发明的优点在于(1)与传统工艺相比，本发明可通过选择原料粉末的种类、原料粉末与粘结剂的混合比例，以及基体的烧结工艺来制备密度非常均勻、孔径大小可控、孔径均勻、孔径分布窄的阴极基体材料，从而大幅度提高了阴极性能；(2)与传统工艺相比，本发明可以一次性成形闪光灯异形阴极零件，无需渗铜(或渗聚合物)、机械加工和去铜(或去聚合物)等工艺，简化了闪光灯用阴极零件的制备工艺， 极大地提高了材料利用率、节约了昂贵的机加工成本，降低了制造成本；(3)与传统工艺相比，本发明提供了一个大批量、低成本地生产形状非常复杂的阴极零件的方法，大大提高了阴极形状的设计自由度。
图1是闪光灯阴极组件示意图；图2是实例1中生坯形状示意图；图3是实例2中生坯形状示意图；图4为实例3制备阴极基体的孔径分布测试结果(测试设备为美国麦克仪器公司的Autopore IV series全自动压汞仪)；图5为实例3制备阴极基体截面的电子扫描照片，图片中的黑色区域为均勻分布的连通孔隙；
具体实施例方式以下将结合实例对本发明做进一步说明
实例1将2500g费氏粒度为7 μ m的钨粉在1500°C氢气炉中煅烧3h，用球磨机球磨lh，然后过200目筛网以备用。在150°C的温度下，将上述处理的钨粉与48g石蜡、20g聚丙烯、8g 聚乙烯和4g硬脂酸用双Z型混合器混合均勻，用注塑成型机和模具将混合物制备成附图2 所示形状生坯，成形温度为160°C。将生坯至于40°C的三氯乙烯中浸泡4h以除去生坯大部分的石蜡和硬脂酸，然后将其至于氢气炉中缓慢升温至500摄氏度并保温2h，以除去生坯中剩余的有机物，再升温至2000°C保温池得到阴极基体，阴极基体中孔隙率约为20%，平均孔径为2.6μπι。在上述阴极基体中浸渍配方为411的铝酸盐电子发射物，用钨丝棉清除阴极基体表面剩余的阴极盐，并进行超声波清洗，最后将零件至于1200°C的氢气炉中煅烧 30min,即得到闪光灯用阴极零件。实例2将2250g费氏粒度为3 μ m的钨粉与250g费氏粒度为10 μ m的铼粉混合均勻，在 1000°C氢气炉中煅烧证，用球磨机球磨池，然后过150目筛网以备用。在190°C的温度下， 将上述处理的原料粉末与68g聚甲醛、4. 8g聚乙烯、4g乙烯-醋酸乙烯共聚物、1. 6g石蜡和1. 6g硬脂酸锌用双Z型混合器混合均勻，用注塑成型机和模具将混合物制备成附图2所示形状生坯，成形温度为180°C。将生坯至于氮气与硝酸的混合气氛中4h，利用硝酸分解掉生坯中的聚甲醛，然后将生坯缓慢升温至700摄氏度并保温2. 5h，以除去生坯中剩余的有机物，再升温至1700°C保温4h得到阴极基体，阴极基体中孔隙率约为18%，平均孔径为 1. 3μπι。在上述阴极基体中浸渍配方为632的铝酸盐电子发射物，用钨丝棉清除阴极基体表面剩余的阴极盐，并进行超声波清洗，最后将零件至于1000°C的氢气炉中煅烧20min，即得到闪光灯用阴极零件。实例3将2250g费氏粒度为5μπι的钨粉与125g费氏粒度为6 μ m的铼粉、125g费氏粒度为6μπι的铱粉混合均勻，在1200°C氢气炉中煅烧lh，用球磨机球磨4h，然后过250目筛网以备用。在160°C的温度下，将2500g上述处理的钨粉与52g石蜡、16g聚丙烯、5. 6g聚乙烯、4g乙烯-醋酸乙烯共聚物和2. 4g硬脂酸锌用双Z型混合器混合均勻，用注塑成型机和模具将混合物制备成附图3所示形状生坯，成形温度为165°C。将生坯至于氢气炉中缓慢升温至800摄氏度并保温池，以除去生坯中有机物，再升温至1900°C保温证得到阴极基体，阴极基体中孔隙率约为观％，平均孔径为1.6μπι。在上述阴极基体中浸渍钨酸钡锶钙电子发射物，用钨丝棉清除阴极基体表面剩余的阴极盐，并进行超声波清洗，最后将零件至于900°C的氢气炉中煅烧40min，即得到闪光灯用阴极零件。实例4将费氏粒度为10 μ m的钨粉在1400°C氢气炉中煅烧池，用球磨机球磨4h，然后过 200目筛网以备用。在140°C的温度下，将2500g上述处理的钨粉与60g聚乙二醇、18.4g 聚甲醛、0. 8g硬脂酸用双Z型混合器混合均勻，用注塑成型机和模具将混合物制备成附图3 所示形状生坯，成形温度为180°C。将生坯至于75°C的水中浸泡池以除去生坯中的聚乙二醇，然后将生坯至于氢气炉中缓慢升温至700摄氏度并保温4h，以除去生坯中有机物，再升温至2300°C保温证得到阴极基体，阴极基体中孔隙率约为，平均孔径为2. 9 μ m。在上述阴极基体中浸渍BaO作为电子发射物，用钨丝棉清除阴极基体表面剩余的阴极盐，并进行超声波清洗，最后将零件至于600°C的氢气炉中煅烧lOmin，即得到闪光灯用阴极零件。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种闪光灯用阴极零件的制造方法，其特征在于按以下步骤进行加工(1)将原料粉末进行煅烧、球磨和过筛处理；(2)在加热的状态下，将原料粉末与粘结剂混合均勻，然后利用金属注射成型工艺将混合物制备成具备一定形状的生坯，粘结剂通过化学、加热的方法将生坯中的有机物去除，然后通过高温烧结得到具有多孔结构的阴极基体；(4)将电子发射物质浸渍于阴极基体中；(5)将浸渍后的阴极材料进行表面清理、清洗和烘干处理，即得到闪光灯用阴极零件。
2.根据权利要求1所述一种闪光灯用阴极零件的制造方法，其特征在于所述粘结剂为石蜡、或聚丙烯、或聚乙烯、或聚甲醛、或乙烯-醋酸乙烯共聚物、或邻苯二甲酸二辛酯、或硬脂酸、或硬脂酸锌等有机物中的一种或多种物质组成。
3.根据权利要求2所述一种闪光灯用阴极零件的制造方法，其特征在于将原料粉末与粘结剂在加热状态下混合均勻，混合温度为120-200°C，然后利用金属注射成型工艺将混合物制备成具备一定形状的生坯，成形温度为120-200°C，通过化学或加热的方法将生坯中的有机物去除，再通过高温烧结得到具有多孔结构的阴极基体，烧结温度为1400-2200°C。
4.根据权利要求3所述一种闪光灯用阴极零件的制造方法，其特征在于将通过选择原料粉末的种类、原料粉末与粘结剂的混合比例，以及基体的烧结工艺可以制备孔径大小可控、孔径均勻、孔径分布非常窄的阴极基体材料，阴极基体的孔隙度为10-30%，平均孔径大小为1-5 μ m。
5.根据权利要求1所述一种闪光灯用阴极零件的制造方法，其特征在于所述闪光灯包括氙气闪光灯，氦气闪光灯。
全文摘要
本发明提供了一种闪光灯用阴极零件的制造新方法。将原料粉末煅烧、球磨和过筛处理后，在加热的状态下，将原料粉末与热塑性或热固性有机物混合均匀，然后采用金属注射成型工艺将混合物制备成具备一定形状的生坯，通过化学或加热的方法将生坯中的有机物去除，再通过高温烧结得到具有一定孔隙度的阴极基体，将电子发射物质浸渍于阴极基体的空隙中，最后通过表面清理、清洗和高温处理，得到闪光灯用阴极零件。本方法的优点在可以制备密度非常均匀、孔隙度及孔径大小可控、孔径均匀、孔径分布窄的阴极基体材料；简化了闪光灯用阴极零件的制备工艺，降低了制造成本；提供了一个大批量、低成本地生产形状非常复杂的阴极零件的方法。
文档编号H01J9/08GK102157319SQ20101061689
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者于洋, 宋久鹏, 庄志刚, 欧阳明亮, 赖亚洲 申请人:厦门虹鹭钨钼工业有限公司