专利名称：一种自身加热激活的异型微孔吸气元件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电真空吸气元件领域，特别提供了一种自身加热激活的异形微孔 吸气元件。
背景技术：
吸气元件是电真空器件中用以吸收真空管内各种杂质气体的功能元件，是电真空 器件制作中不可缺少的重要部件，其主要作用是在电真空器件老炼和筛选过程中，吸除真 空器件内的残余气体和器件内结构零部件重新释放出来的气体；吸除在电真空器件启动和 反常工作时爆发性放出的气体；在电真空器件存储和工作期间，维持电真空器件内的一定 真空度，从而保证电真空器件能正常工作并延长使用寿命；大量实践证明要想获得高性能、 长寿命的优良电真空器件，必须有高质量的吸气元件作为保证。各类电真空器件由于功能不同、使用条件不同，其内部空间结构及尺寸大小都有 很大差异，因此对吸气元件的性能、外形尺寸、激活方式等都提出了各自不同的要求。主要 要求是吸气性能好、强度好不掉粉，外型尺寸合适便于安装，能充分利用真空器件内的有效 剩余空间，激活方式合理、方便等。基于此，为了满足各类电真空器件的需求已研制出两类 吸气元件，如靠感应加热或烘烤激活的吸气元件有不同规格的片状、环状、碟状、柱状、球 状、带状等吸气元件，它们可以通过支撑物固定在电真空器件内使用；有的电真空器件是金 属外壳，不适于用感应加热的方式将吸气元件激活，因此研制出自身可以加热激活的热子 型吸气元件。目前各类可以自身加热激活的热子型吸气元件，其制作工艺都是将吸气剂粉加入 粘结剂涂覆在加热丝上再真空烧结成型后使用，这样极大的影响了吸气元件的吸气性能。 为了增大吸气元件的吸气性能，目前某些电子真空器件使用一种将金属钛粉装入经拉拨加 工的致密金属镍管中，两个端部以钳封工艺封口，或者将金属镍管两个端部用SiO2细粉加 粘结剂封口制得吸气元件，上述两种封口方法有三个主要缺点，其一是致密金属镍管管壁 本身透气性差，被封在金属镍管中的吸气粉末，主要是靠管的两个端部渗透的气体完成吸 气作用，因为两个端部透气性能有限，不能保证管内吸气粉充分吸气，从而影响整个吸气元 件的吸气性能。其二，由于考虑管内吸气粉的吸气作用，管端钳封不能太紧，但是这样很可 能使管中的吸气粉末从钳封微缝处漏出，将会对电真空管造成极大伤害，甚至报废。其三， 这种方法制作吸气元件的镍管都是直管，管身太短装吸气粉末少致使吸气元件吸气量不 够，管身太长又不适于真空器件中有效剩余空间的安装，从而限制了直管形吸气元件在真 空器件内异型空间的安装使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种自身加热激活的异形微孔吸气元件。在这种吸气 元件中经过加热丝自身加热激活，吸气性能优良，不掉粉，可以有效利用电真空器件剩余有 效空间，满足不同规格形状电真空器件的要求。
3[0006]为了实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案—种自身加热激活的异形微孔吸气元件，该吸气元件包括多孔弯管，所述的多孔 弯管的管壁上分布有多孔，该多孔弯管的两端部分别由两个带中心孔的端部碟状封头封 闭，在端部碟状封头的内侧分别设有带中心孔的绝缘陶瓷片，在多孔弯管内设有其二端带 有引丝的螺旋加热丝，该螺旋加热丝两端的引丝分别从绝缘陶瓷片中心孔和端部碟状封头 中心孔穿出多孔弯管，在多孔弯管内装满吸气剂粉末，包覆螺旋加热丝，并组成吸气剂粉末 芯体。本实用新型具备以下特征1、纯镍烧结多孔弯管多孔弯管由纯镍烧结制成，即吸气元件的外壳为纯镍烧结多孔弯管。多孔弯管的 长度，多孔弯管弯曲度和多孔弯管的内外径可根据电真空器件内部剩余空间形状及尺寸确 定，所述的电真空器件内部剩余空间为多孔弯管的内部空间减去端部碟状封头和陶瓷圆片 所占据的空间。多孔弯管的内径范围在2mm-10mm之间；多孔弯管的壁厚视管件大小控制在
0.2mm-0. 5mm之间。多孔管管壁上的多孔的平均孔径为0. 6um，孔隙度35-45 %，透气率为
1.07 X IO-Vmin. cm3. Pa。2、底部带孔碟形封头底部带孔碟形封头由纯镍片冲制而成，其镍片厚度与多孔管壁厚相对应，碟状封 头外径与多孔管内径为过盈配合，碟状封头底部中心孔径为2mm，碟状封头的高度视弯管直 径大小，基本为lmm-2mm。3、带孔绝缘陶瓷片带孔绝缘陶瓷片采用95瓷(95wt% Al2O3)制备绝缘陶瓷片，其外径与多孔管内 径为负公差相匹配，绝缘陶瓷片中心孔径为0. 3mm，为正公差，高度lmm-2mm，绝缘强度> 15KV/mm。4、内加热丝内加热丝(即螺旋加热丝)，采用Φ0. 3mm纯钼丝，根据加热功率绕制成一定电阻 的螺旋状体，螺旋外径一般小于多孔管内径lmm-2mm，二端带固定长度引丝，用以安装及及 通电使用，在螺旋加热体上涂覆Al2O3绝缘层。5、吸气剂粉末本发明的吸气剂粉末为非蒸散型吸气剂粉末，非蒸散型吸气剂粉末所组成的吸气 剂粉末芯体的外径与多孔弯管内径相配合，为负公差。吸气剂粉末为&-V-Fe、&-Ni、&_C、 Zr2Fe,ZrAlie,Ti粉末和Ti合金粉末中的任意一种，根据电真空器件对吸气元件吸气性能 及激活条件要求，其粒径范围为150 μ m 75 μ m。6、吸气元件总装工艺端部碟状封头与多孔弯管的周边相接处用微型激光焊焊接固定，随后将螺旋加热 丝一端穿过陶瓷片中心孔并放入多孔管紧贴碟形镍封头内侧，陶瓷片在多孔管管口端被卡 紧定位。从多孔管另一端装入吸气剂粉末，装满粉末后，在加热丝上依次穿过陶瓷片、碟形 封头，最后将碟形封头与多孔管周边焊牢，便制得异形微孔自身加热激活吸气元件。所述的多孔弯管的两端部分别与两端部碟状封头的封闭是采用激光焊机将多孔 弯管与端部碟状封头的周边所相接的缝隙焊牢。
4[0022]本实用新型采用了管壁透气性良好的多孔烧结镍管，管身形状可以根据电真空器 件剩余的环状空间，制成不同弧度的弯管，管两端封口采用微型激光焊接工艺。因为管壁透 气性好，保证管内吸气粉能充分吸收真空器件内的残余有害气体，不同弧度的弯管，可以充 分利用电真空器件的有效剩余空间；使用微型激光进行封口，使吸气粉末不外漏，保证了电 真空器件的运行安全。由于有自身加热功能，保证了吸气粉末的有效激活，吸气粉末不经压 制和烧结可以直接使用，采用微型激光焊接工艺进行封装，由此制得的吸气元件，解决了几 点关键技术，使吸气元件独具特点，扩大了在电真空器件中的应用范围。本实用新型的优点在于1、吸气剂粉末不用经压制、烧结等工艺，直接装在管内使用。2、根据不同电真空器件对吸气元件性能及激活温度的要求，可以选择不同类型非 蒸散型吸气剂粉末，吸气剂粉末粒度可在一定范围内调整。3、由纯镍片支撑的碟形封头与多孔管进行激光焊，阻止吸气剂粉末的泄露，保证 了真空器件的正常工作。4、吸气剂粉末可以通过装在管内的加热丝被方便的加热激活，发挥吸气作用。5、异型多孔弯管可根据电真空器件内部剩余空间尺寸及形状，而制成不同尺寸和 形状，有利于吸气元件用于不同需求的电真空器件中。
[0029]图1为本实用新型使用的纯镍多孔弯管剖面图。[0030]图2为本实用新型使用的纯镍片冲制成的端部碟状封头俯视图。[0031]图3为本实用新型使用的纯镍片冲制成的端部碟状封头剖面图。[0032]图4为本实用新型使用的绝缘陶瓷片俯视图。[0033]图5为本实用新型使用的螺旋加热丝示意图。[0034]图6为本实用新型制备的吸气元件剖视图。[0035]图7为本实用新型制备的吸气元件一端局部放大剖视图。[0036]其中，附图中的标号表示为[0037]1为多孔弯管[0038]2为端部碟状封头[0039]3为绝缘陶瓷片[0040]4为螺旋加热丝[0041]5为端部碟状封头与多孔弯管的激光焊缝[0042]6为非蒸散型吸气剂粉末
具体实施方式如图1-图7所示，一种自身加热激活的异形微孔吸气元件，该吸气元件包括纯镍 烧结制成的多孔弯管1，所述的多孔弯管1的管壁上分布有多孔，该多孔弯管1的两端部分 别由两个带中心孔的端部碟状封头2封闭，是采用激光焊机将多孔弯管1与端部碟状封头2 的周边相接处焊牢，端部碟状封头2与多孔弯管1的激光焊缝5将端部碟状封头2与多孔 弯管1的相接处封闭，在端部碟状封头2的内侧分别设有带中心孔的绝缘陶瓷片3，在多孔弯管1内设有其二端带有引丝的螺旋加热丝4，该螺旋加热丝4的两端引丝分别从绝缘陶瓷 片3的中心孔和端部碟状封头2的中心孔穿出多孔弯管1，在多孔弯管1内装满吸气剂粉末 6，包覆螺旋加热丝4，并组成吸气剂粉末芯体。实施例1取纯镍烧结多孔弯管，其内径为ΦC1Him,壁厚为0. 2mm，管壁平均孔径为 0. 6um，孔隙度为35%，透气率为1. 07 X lO—Vmin. cm3. Pa，弯曲度为120°C，弧度长为20mm ； 取0. 2mm厚纯镍片冲制成碟状封头，其外径为Oftl lmm,底部孔径为2mm，高度为1.5mm; 取95瓷制备的带中心孔的绝缘陶瓷片，其外径为Of1mm,中心孔为0. 3mm，厚度为1mm， 绝缘强度> 15KV/mm ；螺旋加热丝丝径为0. 30，涂复微晶玻璃绝缘层后的螺旋加热丝外径 为Φ2. 5mm，总长度为40mm(包括两端引线长度)，弯曲度为120°C ；填充的吸气剂粉末为 150 μ m的&-V-Fe合金粉末150 μ m的这种自身加热激活的异性微孔吸气元件，经2. 4A， 3. 0V，加热激活后(激活温度为600°C )按国家标准进行吸气性能测试，测试结果为元件激 活10分钟后室温下吸氢速率为1480ml/s. g，根据标准振动工艺进行测试，没有粉末漏出。实施例2其操作方法和工艺条件基本同实施例1，唯一不同的是，纯镍烧结多孔弯 管的孔隙度为45%，弯曲度为60°C。这种吸气元件，经2. 4A，3. 0V，加热激活后(激活温度 为600°C )按国家标准进行吸气性能测试，测试结果为元件激活10分钟后室温下吸氢速率 为1520ml/s. g，根据标准振动工艺进行测试，没有粉末漏出。实施例3其操作方法和工艺条件基本同实施例1，不同的是，纯镍多孔弯管内径为 Φ 8+°_ 1Him,壁厚为0. 2mm,孔隙度为40 %，碟状封头外径为Φ 8_°_ 1Him,陶瓷外径为Φ 8_°_ 1Him,螺 旋加热丝外径(涂覆绝缘材料后)为Φ 4mm，这种异型微孔吸气元件，经2. 4A，3. 0V，加热激 活后(激活温度为600°C )按国家标准进行吸气性能测试，测试结果为元件激活10分钟后 室温下吸氢速率为1501ml/s. g，根据标准振动工艺进行测试，没有粉末漏出。实施例4其操作方法和工艺条件基本同实施例1，不同的是，加入的是75μπι的 Zr-V-Fe合金粉末，由这种方法制备的自身加热激活的异型微孔吸气元件，经2. 4A，3. OV, 加热激活后(激活温度为60(TC )按国家标准进行吸气性能测试，测试结果为元件激活10 分钟后室温下吸氢速率为1552ml/s. g。实施例5其操作方法和工艺条件基本同实施例1，不同的是，加入的是75μπι的 ZrAl16合金粉末，这种异型微孔吸气元件，经2. 8Α，3. 6V，加热激活后(激活温度为900°C ) 按国家标准进行吸气性能测试，测试结果为元件激活10分钟后在400°C环境下的吸氢速率 为1722ml/s. g根据标准振动工艺进行测试，没有粉末漏出。
权利要求一种自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，该吸气元件包括多孔弯管，所述的多孔弯管的管壁上分布有多孔，该多孔弯管的两端部分别由两个带中心孔的端部碟状封头封闭，在端部碟状封头的内侧分别设有带中心孔的绝缘陶瓷片，在多孔弯管内设有其二端带有引丝的螺旋加热丝，该螺旋加热丝两端的引丝分别从绝缘陶瓷片中心孔和端部碟状封头中心孔穿出多孔弯管，在多孔弯管内装满吸气剂粉末，包覆螺旋加热丝，并组成吸气剂粉末芯体。
2.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的多 孔弯管的管壁厚度为0. 2mm-0. 5mm,内孔直径为Φ2πιπι-Φ 10mm，多孔弯管壁上的多孔的平 均孔径为0. 6um，孔隙度为35% -45% ο
3.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的端 部碟状封头是由纯镍片冲制而成，其冲制的端部碟状封头外径与多孔弯管的内径为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的吸 气剂粉末为非蒸散型吸气剂粉末，非蒸散型吸气剂粉末所组成的吸气剂粉末芯体的外径与 多孔弯管内径相配合，为负公差。
5.根据权利要求4所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的非 蒸散型吸气剂粉末为&-V-Fe、Zr-Ni, Zr-C, Zr2Fe, ZrAl 16、Ti粉末和Ti合金粉末中的任 意一种，所述的非蒸散型吸气剂粉末粒度为75μπι 150μπι。
6.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的螺 旋加热丝是由0. 3mm纯钼丝绕制并涂覆Al2O3制成。
7.根据权利要求6所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的绝 缘陶瓷片中心孔径为0. 3mm ；所述的端部碟状封头中心孔的孔径为Φ2mm。
8.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的多 孔弯管的两端部分别与两端部碟状封头的封闭是采用激光焊机将多孔弯管与端部碟状封 头的周边相接处焊牢。
9.根据权利要求1所述的自身加热激活的异形微孔吸气元件，其特征在于，所述的多 孔弯管由纯镍烧结制成。
专利摘要一种自身加热激活的异形微孔吸气元件，该吸气元件包括纯镍烧结制成的多孔弯管，所述的多孔弯管的管壁上分布有多孔，该多孔弯管的两端部分别由两个带中心孔的端部碟状封头封闭，在端部碟状封头的内侧分别设有带中心孔的绝缘陶瓷片，在多孔弯管内设有其二端带有引丝的螺旋加热丝，该螺旋加热丝两端的引丝分别从绝缘陶瓷片中心孔和端部碟状封头中心孔穿出多孔弯管，在多孔弯管内装满吸气剂粉末，包覆螺旋加热丝，并组成吸气剂粉末芯体。这种吸气元件中经过加热丝自身加热激活，吸气性能优良，不掉粉，可以有效利用电真空器件剩余有效空间，满足不同规格形状电真空器件的要求。
文档编号H01J9/39GK201681784SQ20102015802
公开日2010年12月22日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者尉秀英, 张艳, 李腾飞, 杜军, 毛昌辉, 苑鹏 申请人:北京有色金属研究总院