一种钨基电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种鹤基电极材料及其制备方法，特别设及一种高能点火气体放电管 用鹤基电极材料及其制备方法，属于难烙金属材料领域。
【背景技术】
[0002] 高能点火气体放电管主要用于高能点火器，作控制大能量的开关，主要应用在军 用宇航、机载、弹载发动机点火器上，也可W应用在民用船舶、锅炉、油田等的点火系统中。 在军用高能点火气体放电管技术方面，由于我国长期受西方国家禁运和封锁，无法引进有 关的先进技术和产品。
[0003] 放电电极是高能点火气体放电管的一个重要元件，它的性能直接决定放电管的性 能和寿命。在电极工作过程中，一方面要不断地发射出电子，另一方面也要受到热的作用、 承受被电离的离子的回击，因此，研制高能点火气体放电管，其中一项主要的工作内容就是 研制长寿命电极，目的是在保证足够良好的发射效率的前提下提高电极的耐离子轰击和防 瓣射能力，从而实现稳定的大能量不间断点火。
[0004] 鹤因为具有较高的烙点、耐离子轰击等特点，常用来作为电极材料，但是逸出功较 高，工作溫度高、发射效率低。因而常用的鹤电极是在鹤基体中添加低逸出功的组分来提高 电极的电子发射效率，其中碱±金属氧化物因为较低的逸出功而受到青睐。传统的氧化物 阴极是在鹤表面涂覆一层碱上金属碳酸盐，经高溫分解得到氧化物，但是涂层在离子的作 用下容易发生开裂或脱落，影响电极的使用寿命。另外在基体金属和碱±金属氧化物涂层 的界面上会发生反应产生中间层，中间层的存在会抑制基金属中的活性元素向表层扩散， 降低了氧化物阴极的发射性能。
【发明内容】
阳〇化]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种鹤基电极材料及其制备方法，W氧化鹤、可溶性儀盐和可溶性锁盐（选用的儀盐和锁盐需满足两个条件：1).能够完全溶 解于水；2).能够分解成儀和锁的氧化物，且般烧过程中不会产生含W、Ni、Sr和0 W外的新 相留存在粉末中。本发明优选用其硝酸盐）为原料，依次进行固-液渗杂、般烧、还原、成型、 烧结，制得鹤基电极材料。使用该种材料制备的高能点火气体放电管比国外同类产品使用 寿命更长，对于打破国外对此类产品出口我国的限制，满足国家国防需要，具有重要意义。
[0006] 根据上述目的，本发明技术方案的工艺原理为：将低逸出功组分碱±金属直接"存 储"在鹤基体内，提高了电极的抗轰击能力。少量的儀起到活化烧结的作用，使得材料在较 低的烧结溫度下致密化。
[0007] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种鹤基电极材料，所述鹤基电极材料由氧化鹤、可溶性儀盐和可溶性锁盐制成， 最终得到的所述鹤基电极材料中，W 100重量份计，鹤、儀、锁的重量份数为：鹤：88~98. 5 重量份、儀：〇. 5~6重量份、锁：1~6重量份；所述鹤基电极材料的密度为12~18g/ cm3(比站I 12. 2g/cm3、12. 8g/cm3、13. 0g/cm3、13. 5g/cm3、14. 0g/cm3、14. 3g/cm3、14. Sg/cm]、 15. Sg/cm]、17. Og/cm]、17. Sg/cm]、17. Tg/cm])。
[0009] 在上述鹤基电极材料中，鹤、儀、锁的质量份数之和为100,具体地，所述鹤、儀、锁 的质量份数可W依次为98. 5、0. 5、1，或依次为96. 5、0. 5、3,或依次为93. 5、0. 5、6,或依次 为96、3、1，或依次为94、3、3,或依次为91、3、6,或依次为93、6、1，或依次为91、6、3,或依次 为 88、6、6,或依次为 96. 7、1、2. 3。
[0010] 在上述鹤基电极材料中，所述可溶性儀盐和所述可溶性锁盐只要满足如下两个条 件即可：1)能够完全溶解于水；2)能够分解成儀和锁的氧化物，且般烧过程中不会产生含 W、Ni、Sr和0W外的新相留存在粉末中。作为一种优选实施方式，所述可溶性儀盐为硝酸 儀，所述可溶性锁盐为硝酸锁。
[0011] 一种上述鹤基电极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 固-液渗杂步骤：按照上述鹤基电极材料中鹤、儀、锁的配比，将相应量的氧化鹤 渗入相应量的可溶性儀盐和可溶性锁盐形成的混合水溶液中，经揽拌、混合、干燥制得前驱 体粉末；
[0013] 般烧步骤：将所述前驱体粉末进行般烧，得到般烧粉；
[0014] 还原步骤：将所述般烧粉进行还原，得到渗杂鹤粉；
[0015] 成型步骤：将所述渗杂鹤粉进行压制成型，得到巧料；
[0016] 烧结步骤：将所述巧料进行烧结，制得所述鹤基电极材料。
[0017] 采用上述方法制备得到的鹤基电极材料的最终成分分别为W、Ni4W和SrW04。从 前驱体粉末到烧结体发生了多种物相演变：首先可溶性儀盐和锁盐分解为氧化物并和氧化 鹤反应生成鹤酸盐，然后在还原过程中儀的鹤酸盐又发生分解、反应生成Ni4W，最终得到组 分为W+Ni4W+SrW04的混合体鹤基电极材料。
[001引在上述制备方法中，用于溶解可溶性儀盐和可溶性锁盐的水量无需特别限定，只 要可W将可溶性儀盐和可溶性锁盐完全溶解即可。
[0019] 在上述制备方法中，所述固-液渗杂步骤中，所述前驱体粉末为氧化鹤、可溶性儀 盐和可溶性锁盐的混合粉末，作为一种优选实施方式，所述氧化鹤为黄鹤（W〇3)，平均粒度 为 20 ~50μm。。
[0020] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述固-液渗杂步骤中，所述揽拌、 混合、干燥均由捏合机来完成。具体为：首先将所述混合水溶液倒入所述捏合机中，再将 氧化鹤倒入所述混合水溶液中，通过所述捏合机揽拌而混合均匀；所述捏合机自带加热系 统，揽拌过程中始终加热，直到粉末完全干燥。更优选地，所述捏合机的加热溫度为85~ 95°C(比如 86°C、87°C、88°C、89°C、90°C、9rC、92°C、93°C、94°C)。
[0021] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述固-液渗杂步骤中，所述前驱 体粉末的平均粒度为 20 ~50μηι(比如 22μηι、25μηι、28μηι、30μηι、33μηι、36μηι、40μηι、 43μm、45μm、48μm)。
[0022] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述般烧步骤中，所述般烧溫度为 650~750°C(比如660°C、670°C、680°C、690°C、700°C、710°C、720°C、730°C、740°C)，保溫 时间为1~化（比如1.化、1.5h、l.化、2h、2.化、2. 5h、2.化），于空气气氛中进行；优选地， 所述般烧在高溫电阻炉中进行。
[0023] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述还原步骤中，所述还原过程在氨 气气氛中进行，还原溫度为800-850°C(比如810°C、820°C、830°C、840°C、850°C)，保溫时 间为0. 5~化（比如0. 6h、0.化、1.Oh、1.化、1. 5h、1.化），氨气流量为1. 0~2.OmVh(比如 1.Im3/h、1. 2m3/h、1. 3m3/h、1. 4m3/h、1. 5m3/h、1. 6m3/h、1. 7m3/h、1. 8m3/h、1. 9m3/h)。
[0024] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述成型步骤中，所述成型过程采用 冷等静压工艺，压制压力为 150 ~250MPa(比如 160MPa、180MPa、200MPa、220MPa、240MPa)， 保压时间为 5 ~20min(比如 6min、8min、lOmin、12min、14min、16min、18min)。
[00巧]在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述烧结步骤中，所述烧结的溫 度为：1300 ~1580°C(比如 1320 °C、1340 °C、1380 °C、1420 °C、1460 °C、1480 °C、1520 °C、 1540°C、1560°C)，保溫时间为1. 5~化（比如1.化、1. 7h、1.化、1. 9h);更优选地，所述烧结 的溫度为 1400 ~1500°Ca410°C、1430°C、1450°C、1470°C、1490°C)。更进一步地，所述烧 结在还原性气氛下进行，优选氨气气氛下进行。 阳0%] 上述鹤基电极材料在高能点火气体放电管中的应用。
[0027] 本发明的优点在于：
[00測 （1)因为采用固-液渗杂法，材料中鹤、儀和锁均匀混合在一起，保证了材料的组 织均匀性，避免了氧化物涂层电极产生的中间层，从而提高了材料的发射性能。
[0029] (2)因为材料成型采用了冷等静压工艺，保证了材料的性能均匀性。
[0030] (3)因为材料的组织均匀性和性能均匀性得到保证，提高了电极材料的使用寿命， 国外同类产品放电次数约150万次，本发明提供的电极材料最高放电次数可达198万次。
【具体实施方式】
[0031]W下实施例对本发明的内容做进一步的详细说明，本发明的保护范围包含但不限 于下述各实施例。 阳03引 W下实施例中使用的原料黄鹤粉是通过如下方式制备的：将APT(仲鹤酸锭，购 自議州华兴鹤制品有限公司）在旋转般烧炉（购自合肥科晶技术有限公司，DX-nU中于 550°C下般烧化制得。 阳03引 W下实施例中使用的Ni(N03)2· 6&0,购自天津化学试剂厂，分析纯；Sr(N03)2,购 自天津化学试剂厂，分析纯。
[0034] W下实施例中使用的捏合机购自南通福斯特机械制造有限公司，