专利名称：一种多注行波管阴极钽热屏制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多注行波管阴极钽热屏制备方法。
背景技术：
多注行波管是在大功率行波管的基础上，将多电子注技术、宽带技术、周期永磁聚焦和高发射密度阴极等结合在一起而发展起来的一种新颖的大功率微波真空电子器件。它有导流系数高、工作电压低、体积重量小、频带宽、频率和增益高等优点。这些特点使它成为一种低工作电压、紧凑型的大功率微波放大器件，是现在大功率微波电子系统的发射机末级功率放大器最有竞争力的器件之一。现在的多注行波管几乎都是基于谐振腔基模工作的，研制中需要解决许多理论技术、工艺等方面问题，其中，最关键的技术问题之一是制备具有高发射电流密度的阴极组件。尤其是弹载多注行波管对阴极组件的要求更加苛刻，它不但要求阴极具有高发射电流密度，还要求阴极具有耐振动、耐冲击以及高可靠等特点。对阴极热屏蔽零件来讲，同时还要满足热子组件低温状态下阴极正常工作，为此热屏零件具有高的热屏蔽效果。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种多注行波管阴极钽热屏制备方法，旨在制得高精度、高热屏蔽的多注阴极钽热屏零件。本发明是这样实现的，一种多注行波管阴极钽热屏制备方法，其包括以下步骤
a.毛坯加工，将钽片材切割成满足加工需要的零件；
b.超声波中清洗零件，按操作规程开动离子交换装置，按操作规程接通烘箱，按操作规程接通超声波发生器，所述超声波发生器的振荡频率约为17. 5 23. 5KHz，用镊子将所述零件装在金属篮中放入超声波清洗槽中，在装有去离子水的所述超声波清洗槽中清洗所述零件约15 20min，清洗结束后的所述零件的电阻应不小于2M Ω，将所述零件浸没到无水乙醇中进行脱水约3 5s，在所述烘箱中干燥所述零件时，用镊子将所述零件放入所述烘箱中，干燥温度约为75 85° C，干燥时间约为10 45min，所述零件干燥并冷却后用镊子取出放入清洁干燥的搪瓷盒中，按操作规程关闭所述超声波发生器，所述离子交换装置，所述烘箱；
c.酸洗，将所述零件放入金属篮中或用镊子夹住，将其浸没到酸洗溶液，酸洗时间约 8 10s，酸洗掉的金属层的平均厚度约为3 4Mm，用流动的自来水冲洗零件30 50s，再用流动的去离子水冲洗零件1. 0 1. 5min，将零件浸没到丙酮或无水乙醇中进行脱水处理 3 5s，用空气喷枪吹干零件，将零件放入烘箱，干燥10 15min，戴尼龙手套或PVC手套将零件取出来，对零件进行检查，不允许存在毛刺，污物、氧化物，酸洗过度等缺陷，对零件作报废处理；
d.一级真空高频退火，用镊子或戴手套将所述零件放入钽筒中，并将所述钽筒放在高频炉的工件托架上，并放好钟罩，关闭放气阀并降下高频线圈，根据设备操作规程，对系统抽真空，在真空度达到3 4X10_4Pa后，预热灯丝3min后，按设备操作规程开始调节功率加热，根据放气情况，逐渐加大加热功率，加热时真空度应不低于1 X IO-2Pa,当加热结束时， 逐渐将灯丝电压降至零，冷却所述钟罩和所述零件，升起感应线圈，将其移至一旁，关闭高真空插板阀，按设备的操作规程关闭真空计、分子泵和机械泵，打开放气阀，向所述钟罩中放入空气，取下所述钟罩，取出所述钽筒，用镊子或戴尼龙手套取出所述零件，放入零件盒， 所述零件为毛坯；
e.一级模压；
f.对所述零件重复所述步骤b，超声波中清洗零件；
g.对所述零件重复所述步骤c，酸洗；
h.对所述零件重复所述步骤d，真空高频退火；
i.二级模压；
j. 一级车加工；
k.对所述零件再次重复所述步骤b，超声波中清洗零件；
1.对所述零件再次重复所述步骤c，酸洗；
m.对所述零件再次重复所述步骤d，真空高频退火；
η.冲压；
ο. 二级车加工；
P.对步骤j形成的零件第四次重复所述步骤b，超声波中清洗零件； r. 一级检测，检测所述零件的内径尺寸； s.在所述零件上电火花切割两个窗孔； t.在所述零件上电火花加工四个槽； U. 二级检测，检测所述零件的窗孔和槽；
V.对步骤t形成的零件第五次重复所述步骤b，超声波中清洗零件 W.对所述零件第四次重复所述步骤b，酸洗； X. 二级真空高频退火，形成所述多注行波管阴极钽热屏。
进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤c中，所述酸洗溶液配方硝酸200 士 5mL ；氢氟酸200 士 5mL ；硫酸500 士 10mL。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤d中，真空高频退火温度为1050士50°C，保温时间为20士 IOmin。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤e中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤i中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中，其中，步骤e的压膜规格不同于步骤i的压膜规格。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤j中，将步骤i形成的零件安放并固定在夹具上，切割端面尺寸，磨钝锐边，松开并取下所述零件。 进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤η中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中，其中，步骤η的压膜规格不仅不同于步骤i的压膜规格还不同于步骤e的压膜规格。
进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤ο中，根据现场车加工卡头夹具，将毛坯安放并固定在所述夹具上，车削端面尺寸，磨钝锐边。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其在所述步骤!·中，用塞规检测所述零件的内径尺寸。进一步地，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法，其所述一级真空高频退火温度为750士50°C，保温时间为20 士 lOmin，所述二级真空高频退火温度为1600士20°C，保温时间为 25 士 5min。本发明与现有技术相比，本发明提供的多注行波管阴极钽热屏制备方法对钽毛坯先进行真空高频退火处理，以消除应力，降低硬度、稳定尺寸，增加可塑性，采用高精度的模具保证模压、车加工、冲压、电火花切割和电火花加工，然后将加工好的零件经过化学处理去除由机械加工带来的杂质和油渍，最后把清洗后的零件再次经过真空高频退火处理，进一步净化零件，同时去除零件表面吸附的气体，提高零件的光洁度，得到高精度、高热屏蔽效率的多注阴极钽热屏。所述多注行波管阴极钽热屏制备方法的优点在于
1.钽热屏具有机械强度高、高温下抗氧化和强吸气性；
2.钽热屏的尺度精度可以控制在微米级；
3.钽热屏厚度比较小，热损耗低，大大提高热子组件热效率；
4.加工钽热屏的工艺稳定性和一致性高；
5.钽热屏表面净化度和光洁度比较好，可以满足多注行波管阴极的使用要求。
图1是本发明较佳实施方式提供的多注行波管阴极钽热屏制备方法制备完成后钽热屏的示意图2是第一次模压完成后钽毛坯的示意图； 图3是第二次模压成后钽毛坯的示意图； 图4是冲压完成后钽毛坯的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明较佳实施方式提供的多注行波管阴极钽热屏制备方法是对钽毛坯先进行氢气退火处理，以消除应力，降低硬度、稳定尺寸，增加可塑性，采用高精度的模具保证模压、车加工、冲压、电火花切割和电火花加工，然后将加工好的零件经过化学处理去除由机械加工带来的杂质和油渍，最后把清洗后的零件再次经过真空高频退火处理，进一步净化零件，同时去除零件表面吸附的气体，提高零件的光洁度，得到高精度、高热屏蔽效率的多注阴极钽热屏。具体实施步骤如下
1.将钽片材切割成满足加工需要的条带1(请参阅图1);
2.按操作规程开动离子交换装置，按操作规程接通烘箱，按操作规程接通超声波发生器，振荡频率为(17. 5 23. 5)KHz，用镊子将零件装在金属篮中放入超声波清洗槽中，在装有去离子水的超声波槽中清洗零件(15 20) min，清洗结束后的电阻应不小于2ΜΩ，将零件浸没到无水乙醇中进行脱水(3 5)s，在(2 3)只去油槽或烧杯中依次进行，在烘箱中干燥零件时，用镊子将零件放入烘箱中，干燥温度(75 85) ° C，干燥时间(10 45) min，零件干燥并冷却后用镊子取出放入清洁干燥的搪瓷盒中，按操作规程关闭(切断)超声波发生器，离子交换装置，烘箱；
3.将零件放入金属篮中或用镊子夹住，将其浸没到酸洗溶液(硝酸(200士5)mL，氢氟酸(200 士 5)mL，硫酸(500 士 10)mL)中，酸洗时间(8 10) s，酸洗掉的金属层的平均厚度为(3 4) Mm，用流动的自来水冲洗零件(30 50) s，再用流动的去离子水冲洗零件 (1. 0 1. 5)min,将零件浸没到丙酮或无水乙醇中进行脱水处理(3 5) s，用空气喷枪吹干零件，将零件放入烘箱，干燥(10 15)min，戴尼龙手套或PVC手套将零件取出来，对零件进行检查，不允许存在毛刺，污物、氧化物，酸洗过度等缺陷，对零件作报废处理；
4.用镊子或戴手套将零件放入钽筒中，将其放在高频炉的工件托架上，并放好钟罩，关闭放气阀并降下高频线圈，根据设备操作规程，对系统抽真空，在真空度达到(3 4) XlCT4Pa后，预热灯丝3min (8. 3V)后，按设备操作规程开始调节功率加热，根据放气情况，逐渐加大加热功率，加热时真空度应不低于1 X IO-2Pa,当温度(用红外测温仪测量温度) 达到(1050 士 50) V，保温(20 士 10) min,当加热结束时，逐渐将灯丝电压降至零，冷却钟罩和零件，升起感应线圈，将其移至一旁，关闭高真空插板阀，按设备的操作规程关闭真空计、 分子泵和机械泵，打开放气阀，向钟罩中放入空气，取下钟罩，取出钽筒，用镊子或戴尼龙手套取出零件，放入零件盒；
5.在毛坯抹上油，按图2模压毛坯，将毛坯放入零件盒中；
6.重复第2步操作；
7.重复第3步操作；
8.重复第4步操作；
9.在毛坯抹上油，按图3模压毛坯，将毛坯放入零件盒中；
10.根据现场车加工卡头夹具，将毛坯安放并固定在夹具上，切割端面尺寸2(请参阅图1)，磨钝锐边，松开并取下毛坯；
11.重复第2步操作；
12.重复第3步操作；
13.重复第4步操作；
14.在毛坯抹上油，按图4冲毛坯，将毛坯放入零件盒中；
15.根据现场车加工卡头夹具，将毛坯安放并固定在夹具上，车削端面尺寸3(请参阅图1)，磨钝锐边，松开并取下夹具；
16.重复第2步操作；
17.用塞规检测零件内径尺寸4(请参阅图1)，其它尺寸用通用方法检测；
18.电火花切割2个窗孔5(请参阅图1);
19.电火花加工4个槽6(请参阅图1)；
20.按通用方法检测窗孔5和槽6尺寸；
21.重复第2步操作；22.重复第3步操作；
23.用镊子或戴手套将零件放入钽筒中，将其放在高频炉的工件托架上，并放好钟罩，关闭放气阀并降下高频线圈，根据设备操作规程，对系统抽真空，在真空度达到(3 4) XlCT4Pa后，预热灯丝3min (8. 3V)后，按设备操作规程开始调节功率加热，根据放气情况，逐渐加大加热功率，加热时真空度应不低于lX10_2Pa，当温度(用红外测温仪测量温度)达到(750士50) °C，保温(20士 10) min，保温结束后继续加大加热功率，当温度达到 (1600士20) °C，保温(25士5)min，当加热结束时，逐渐将灯丝电压降至零，冷却钟罩和零件，升起感应线圈，将其移至一旁，关闭高真空插板阀，按设备的操作规程关闭真空计、分子泵和机械泵，打开放气阀，向钟罩中放入空气，取下钟罩，取出钽筒，用镊子或戴尼龙手套取出零件，放入零件盒，高精度、高热屏蔽效率的多注行波管阴极钽热屏制备完成了。多注行波管阴极钽热屏的内外直径分别为0 6. 6和06. 8，尺度精度可以达到微米级，零件表面净化度和光洁度比较好。本发明可以用于多注行波管，加工后的多注阴极，热损耗低，大大提高热子组件热效率，机械强度高、高温下抗氧化和强吸气性，在Ka波段某弹载多注行波管中，采用这种方法的多注行波管，热子组件功率从20W降低到12 W，热屏蔽效率提高了 40%。综上所述，所述多注行波管阴极钽热屏制备方法的优点在于
1.钽热屏具有机械强度高、高温下抗氧化和强吸气性；
2.钽热屏的尺度精度可以控制在微米级；
3.钽热屏厚度比较小，热损耗低，大大提高热子组件热效率；
4.加工钽热屏的工艺稳定性和一致性高；
5.钽热屏表面净化度和光洁度比较好，可以满足多注行波管阴极的使用要求。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，其包括以下步骤a.毛坯加工，将钽片材切割成满足加工需要的零件；b.超声波中清洗零件，按操作规程开动离子交换装置，按操作规程接通烘箱，按操作规程接通超声波发生器，所述超声波发生器的振荡频率约为17. 5 23. 5KHz，用镊子将所述零件装在金属篮中放入超声波清洗槽中，在装有去离子水的所述超声波清洗槽中清洗所述零件约15 20min，清洗结束后的所述零件的电阻应不小于2MΩ，将所述零件浸没到无水乙醇中进行脱水约3 5s，在所述烘箱中干燥所述零件时，用镊子将所述零件放入所述烘箱中，干燥温度约为75 85° C，干燥时间约为10 45min，所述零件干燥并冷却后用镊子取出放入清洁干燥的搪瓷盒中，按操作规程关闭所述超声波发生器，所述离子交换装置，所述烘箱；c.酸洗，将所述零件放入金属篮中或用镊子夹住，将其浸没到酸洗溶液，酸洗时间约 8 10s，酸洗掉的金属层的平均厚度约为3 4Mm，用流动的自来水冲洗零件30 50s，再用流动的去离子水冲洗零件1. 0 1. 5min，将零件浸没到丙酮或无水乙醇中进行脱水处理 3 5s，用空气喷枪吹干零件，将零件放入烘箱，干燥10 15min，戴尼龙手套或PVC手套将零件取出来，对零件进行检查，不允许存在毛刺，污物、氧化物，酸洗过度等缺陷，对零件作报废处理；d.一级真空高频退火，用镊子或戴手套将所述零件放入钽筒中，并将所述钽筒放在高频炉的工件托架上，并放好钟罩，关闭放气阀并降下高频线圈，根据设备操作规程，对系统抽真空，在真空度达到3 4X10_4Pa后，预热灯丝3min后，按设备操作规程开始调节功率加热，根据放气情况，逐渐加大加热功率，加热时真空度应不低于1 X IO-2Pa,当加热结束时， 逐渐将灯丝电压降至零，冷却所述钟罩和所述零件，升起感应线圈，将其移至一旁，关闭高真空插板阀，按设备的操作规程关闭真空计、分子泵和机械泵，打开放气阀，向所述钟罩中放入空气，取下所述钟罩，取出所述钽筒，用镊子或戴尼龙手套取出所述零件，放入零件盒， 所述零件为毛坯；e.一级模压；f.对所述零件重复所述步骤b，超声波中清洗零件；g.对所述零件重复所述步骤c，酸洗；h.对所述零件重复所述步骤d，真空高频退火；i.二级模压；j. 一级车加工；k.对所述零件再次重复所述步骤b，超声波中清洗零件；1.对所述零件再次重复所述步骤c，酸洗；m.对所述零件再次重复所述步骤d，真空高频退火；η.冲压；ο. 二级车加工；P.对步骤j形成的零件第四次重复所述步骤b，超声波中清洗零件； r. 一级检测，检测所述零件的内径尺寸； s.在所述零件上电火花切割两个窗孔； t.在所述零件上电火花加工四个槽；U. 二级检测，检测所述零件的窗孔和槽；V.对步骤t形成的零件第五次重复所述步骤b，超声波中清洗零件W.对所述零件第四次重复所述步骤b，酸洗；X. 二级真空高频退火，形成所述多注行波管阴极钽热屏。
2.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤c 中，所述酸洗溶液配方硝酸200 士 5mL ；氢氟酸200 士 5mL ；硫酸500 士 10mL。
3.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤d 中，真空高频退火温度为1050士50°C，保温时间为20士 IOmin。
4.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤e 中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中。
5.如权利要求4所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤i 中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中，其中，步骤e的压膜规格不同于步骤i的压膜规格。
6.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤j 中，将步骤i形成的零件安放并固定在夹具上，切割端面尺寸，磨钝锐边，松开并取下所述零件。
7.如权利要求5所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤η 中，在所述零件抹上油，模压所述零件，将所述零件放入所述零件盒中，其中，步骤η的压膜规格不仅不同于步骤i的压膜规格还不同于步骤e的压膜规格。
8.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤ο 中，根据现场车加工卡头夹具，将毛坯安放并固定在所述夹具上，车削端面尺寸，磨钝锐边。
9.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，在所述步骤r 中，用塞规检测所述零件的内径尺寸。
10.如权利要求1所述的多注行波管阴极钽热屏制备方法，其特征在于，所述一级真空高频退火温度为750士50°C，保温时间为20士 lOmin，所述二级真空高频退火温度为 1600士20°C，保温时间为 25士5min。
全文摘要
本发明涉及一种多注行波管阴极钽热屏制备方法，包括下述步骤a.毛坯加工；b.超声波中清洗零件；c.酸洗；d.一级真空高频退火；e.一级模压；f.超声波中清洗零件；g.酸洗；h.一级真空高频退火；i.二级模压；j.一级车加工；k.超声波中清洗零件；l.酸洗；m.一级真空高频退火；n.冲压；o.二级车加工；p.超声波中清洗零件；r.一级检测；s.电火花切割；t.电火花加工；u.二级检测；v.超声波中清洗零件；w.酸洗；x.二级真空高频退火，所述多注行波管阴极钽热屏制备完成了。所述多注行波管阴极钽热屏制备方法能高精度、高热屏蔽的多注阴极钽热屏零件。
文档编号H01J9/02GK102347182SQ20111028479
公开日2012年2月8日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者于晨晨, 吴华夏, 孟昭红, 贺兆昌, 邹莺歌, 陈爱民 申请人:安徽华东光电技术研究所