專利名稱：一種閃光燈用陰極零件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃光燈用陰極零件的制造方法。
背景技術(shù)：
陰極組件是閃光燈(典型地包括氙氣閃光燈，氦氣閃光燈等)的核心部件，而陰極則是陰極組件的心臟，主要用于發(fā)射電子，陰極零件的基體為多孔結(jié)構(gòu)，陰極組件的性能主要由陰極基體的孔徑大小、孔徑分布情況、電子發(fā)射物的種類和電子發(fā)射物的浸漬情況決定。陰極組件一般由陰極零件與支撐桿組成，如圖1所示，圖中1為陰極零件，2為支撐桿，1和2通過焊接方式組合。傳統(tǒng)的閃光燈陰極組件制造方法主要有三種，如下所示方法1 將鎢絲纏繞在鎢桿上，然后在鎢絲中浸漬電子發(fā)射物，經(jīng)過烘干和加熱處理后得到陰極組件；方法2 將原料粉末與電子發(fā)射物混合均勻，經(jīng)造粒后使原料粉末具有一定的流動性，用模壓機將原料粉末壓制成形狀比較簡單的生坯，后經(jīng)脫脂除掉生坯中由于造粒引入的有機物，經(jīng)燒結(jié)得到陰極零件，最后將陰極零件與支撐桿焊接組裝得到陰極組件；方法3 將原料粉末造粒使其具有一定的流動性，用模壓機將鎢粉壓制成形狀比較簡單的生坯，經(jīng)脫脂除掉生坯中由于造粒引入的有機物，通過后續(xù)的燒結(jié)得到具有多孔結(jié)構(gòu)的鎢塊，然后在高溫下將銅(或聚合物)溶化并滲入鎢塊中，經(jīng)機械加工得到陰極基體所設(shè)計的形狀，再通過化學(xué)和高溫處理將銅(或聚合物)除掉，在陰極基體中浸漬電子發(fā)射物，經(jīng)過表面清理、清洗和高溫處理后得到陰極零件，如果陰極零件形狀比較簡單，也可省略滲銅、機加工和去銅工藝，直接在燒結(jié)而成的鎢塊中浸漬電子發(fā)射物，后經(jīng)表面清理、清洗和高溫處理后得到陰極零件，最后將陰極零件與支撐桿焊接組裝得到陰極組件；采用傳統(tǒng)工藝制造閃光燈用陰極零件存在以下問題(1)方法1制備的陰極零件存在電子發(fā)射不穩(wěn)定、電子發(fā)射能力弱、易中毒、不耐電子轟擊、壽命短等缺點，只能應(yīng)用于中、小功率的閃光燈，不能應(yīng)用于大功率閃光燈；(2)利用方法2制備的閃光燈陰極零件的性能優(yōu)于方法1，但該方法只能制備形狀比較簡單的閃光燈陰極零件，由于鎢粉中添加了部分電子發(fā)射物，這些電子發(fā)射物會阻礙鎢粉在燒結(jié)過程中收縮，使陰極基體中孔隙較大且不均勻，降低了陰極零件的電子發(fā)射性能和電子發(fā)射穩(wěn)定性，同時，電子發(fā)射物在該類陰極中的存在狀態(tài)也會降低陰極與支撐桿的焊接強度；(3)方法3制備的陰極基體具有合適的孔徑大小和分布，可以制造形狀比較復(fù)雜的陰極零件，該方法制備的閃光燈陰極零件的性能優(yōu)于方法1和方法2，但采用該方法生產(chǎn)形狀比較復(fù)雜的陰極零件時，具有骨架密度不均勻、工序長、效率低、成本高的缺點，而且滲入基體中的銅很難完全去除，殘余的銅會引起陰極中毒，從而影響陰極零件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
利用傳統(tǒng)工藝制備閃光燈用陰極零件，存在電子發(fā)射不穩(wěn)定、電子發(fā)射能力弱、易中毒、不耐電子轟擊、壽命短、不易焊接、不能成形復(fù)雜形狀、效率低和成本高等缺點，本發(fā)明旨在提供一種性能穩(wěn)定、電子發(fā)射能力強、抗中毒能力強、耐轟擊、壽命長、易焊接、能成形復(fù)雜形狀、效率高且成本低的閃光燈陰極零件制備方法。本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的(1)將原料粉末進行煅燒、球磨和過篩處理。(2)在加熱的狀態(tài)下，將原料粉末與粘結(jié)劑混合均勻，粘結(jié)劑一般由類似石蠟、聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、硬脂酸鋅等有機物中的一種或多種物質(zhì)組成，然后利用注射成型設(shè)備將混合物制備成具備一定形狀的生坯，成形溫度為120-200°C。(3)通過化學(xué)脫脂或熱脫脂的方法將生坯中的有機物去除，如利用有機溶劑將粘結(jié)劑從生坯中萃取、利用酸性氣體使粘結(jié)劑分解或利用加熱的方法使粘結(jié)劑分解，然后通過在氫氣中高溫?zé)Y(jié)得到具有一定孔隙率的陰極基體，燒結(jié)溫度為1400-2200°C，燒結(jié)時間為l-6h，基體的平均孔徑大小1-5 μ m，為孔隙率為10-30%。(4)將電子發(fā)射物質(zhì)浸漬于陰極基體中。(5)將浸漬后的陰極材料進行表面清理、清洗和高溫處理，即得到閃光燈用陰極零件。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明可通過選擇原料粉末的種類、原料粉末與粘結(jié)劑的混合比例，以及基體的燒結(jié)工藝來制備密度非常均勻、孔徑大小可控、孔徑均勻、孔徑分布窄的陰極基體材料，從而大幅度提高了陰極性能；(2)與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明可以一次性成形閃光燈異形陰極零件，無需滲銅(或滲聚合物)、機械加工和去銅(或去聚合物)等工藝，簡化了閃光燈用陰極零件的制備工藝， 極大地提高了材料利用率、節(jié)約了昂貴的機加工成本，降低了制造成本；(3)與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明提供了一個大批量、低成本地生產(chǎn)形狀非常復(fù)雜的陰極零件的方法，大大提高了陰極形狀的設(shè)計自由度。


圖1是閃光燈陰極組件示意圖；圖2是實例1中生坯形狀示意圖；圖3是實例2中生坯形狀示意圖；圖4為實例3制備陰極基體的孔徑分布測試結(jié)果(測試設(shè)備為美國麥克儀器公司的Autopore IV series全自動壓汞儀)；圖5為實例3制備陰極基體截面的電子掃描照片，圖片中的黑色區(qū)域為均勻分布的連通孔隙；
具體實施例方式以下將結(jié)合實例對本發(fā)明做進一步說明
實例1將2500g費氏粒度為7 μ m的鎢粉在1500°C氫氣爐中煅燒3h，用球磨機球磨lh，然后過200目篩網(wǎng)以備用。在150°C的溫度下，將上述處理的鎢粉與48g石蠟、20g聚丙烯、8g 聚乙烯和4g硬脂酸用雙Z型混合器混合均勻，用注塑成型機和模具將混合物制備成附圖2 所示形狀生坯，成形溫度為160°C。將生坯至于40°C的三氯乙烯中浸泡4h以除去生坯大部分的石蠟和硬脂酸，然后將其至于氫氣爐中緩慢升溫至500攝氏度并保溫2h，以除去生坯中剩余的有機物，再升溫至2000°C保溫池得到陰極基體，陰極基體中孔隙率約為20%，平均孔徑為2.6μπι。在上述陰極基體中浸漬配方為411的鋁酸鹽電子發(fā)射物，用鎢絲棉清除陰極基體表面剩余的陰極鹽，并進行超聲波清洗，最后將零件至于1200°C的氫氣爐中煅燒 30min,即得到閃光燈用陰極零件。實例2將2250g費氏粒度為3 μ m的鎢粉與250g費氏粒度為10 μ m的錸粉混合均勻，在 1000°C氫氣爐中煅燒證，用球磨機球磨池，然后過150目篩網(wǎng)以備用。在190°C的溫度下， 將上述處理的原料粉末與68g聚甲醛、4. 8g聚乙烯、4g乙烯-醋酸乙烯共聚物、1. 6g石蠟和1. 6g硬脂酸鋅用雙Z型混合器混合均勻，用注塑成型機和模具將混合物制備成附圖2所示形狀生坯，成形溫度為180°C。將生坯至于氮氣與硝酸的混合氣氛中4h，利用硝酸分解掉生坯中的聚甲醛，然后將生坯緩慢升溫至700攝氏度并保溫2. 5h，以除去生坯中剩余的有機物，再升溫至1700°C保溫4h得到陰極基體，陰極基體中孔隙率約為18%，平均孔徑為 1. 3μπι。在上述陰極基體中浸漬配方為632的鋁酸鹽電子發(fā)射物，用鎢絲棉清除陰極基體表面剩余的陰極鹽，并進行超聲波清洗，最后將零件至于1000°C的氫氣爐中煅燒20min，即得到閃光燈用陰極零件。實例3將2250g費氏粒度為5μπι的鎢粉與125g費氏粒度為6 μ m的錸粉、125g費氏粒度為6μπι的銥粉混合均勻，在1200°C氫氣爐中煅燒lh，用球磨機球磨4h，然后過250目篩網(wǎng)以備用。在160°C的溫度下，將2500g上述處理的鎢粉與52g石蠟、16g聚丙烯、5. 6g聚乙烯、4g乙烯-醋酸乙烯共聚物和2. 4g硬脂酸鋅用雙Z型混合器混合均勻，用注塑成型機和模具將混合物制備成附圖3所示形狀生坯，成形溫度為165°C。將生坯至于氫氣爐中緩慢升溫至800攝氏度并保溫池，以除去生坯中有機物，再升溫至1900°C保溫證得到陰極基體，陰極基體中孔隙率約為觀％，平均孔徑為1.6μπι。在上述陰極基體中浸漬鎢酸鋇鍶鈣電子發(fā)射物，用鎢絲棉清除陰極基體表面剩余的陰極鹽，并進行超聲波清洗，最后將零件至于900°C的氫氣爐中煅燒40min，即得到閃光燈用陰極零件。實例4將費氏粒度為10 μ m的鎢粉在1400°C氫氣爐中煅燒池，用球磨機球磨4h，然后過 200目篩網(wǎng)以備用。在140°C的溫度下，將2500g上述處理的鎢粉與60g聚乙二醇、18.4g 聚甲醛、0. 8g硬脂酸用雙Z型混合器混合均勻，用注塑成型機和模具將混合物制備成附圖3 所示形狀生坯，成形溫度為180°C。將生坯至于75°C的水中浸泡池以除去生坯中的聚乙二醇，然后將生坯至于氫氣爐中緩慢升溫至700攝氏度并保溫4h，以除去生坯中有機物，再升溫至2300°C保溫證得到陰極基體，陰極基體中孔隙率約為，平均孔徑為2. 9 μ m。在上述陰極基體中浸漬BaO作為電子發(fā)射物，用鎢絲棉清除陰極基體表面剩余的陰極鹽，并進行超聲波清洗，最后將零件至于600°C的氫氣爐中煅燒lOmin，即得到閃光燈用陰極零件。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種閃光燈用陰極零件的制造方法，其特征在于按以下步驟進行加工(1)將原料粉末進行煅燒、球磨和過篩處理；(2)在加熱的狀態(tài)下，將原料粉末與粘結(jié)劑混合均勻，然后利用金屬注射成型工藝將混合物制備成具備一定形狀的生坯，粘結(jié)劑通過化學(xué)、加熱的方法將生坯中的有機物去除，然后通過高溫?zé)Y(jié)得到具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極基體；(4)將電子發(fā)射物質(zhì)浸漬于陰極基體中；(5)將浸漬后的陰極材料進行表面清理、清洗和烘干處理，即得到閃光燈用陰極零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種閃光燈用陰極零件的制造方法，其特征在于所述粘結(jié)劑為石蠟、或聚丙烯、或聚乙烯、或聚甲醛、或乙烯-醋酸乙烯共聚物、或鄰苯二甲酸二辛酯、或硬脂酸、或硬脂酸鋅等有機物中的一種或多種物質(zhì)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種閃光燈用陰極零件的制造方法，其特征在于將原料粉末與粘結(jié)劑在加熱狀態(tài)下混合均勻，混合溫度為120-200°C，然后利用金屬注射成型工藝將混合物制備成具備一定形狀的生坯，成形溫度為120-200°C，通過化學(xué)或加熱的方法將生坯中的有機物去除，再通過高溫?zé)Y(jié)得到具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極基體，燒結(jié)溫度為1400-2200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種閃光燈用陰極零件的制造方法，其特征在于將通過選擇原料粉末的種類、原料粉末與粘結(jié)劑的混合比例，以及基體的燒結(jié)工藝可以制備孔徑大小可控、孔徑均勻、孔徑分布非常窄的陰極基體材料，陰極基體的孔隙度為10-30%，平均孔徑大小為1-5 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種閃光燈用陰極零件的制造方法，其特征在于所述閃光燈包括氙氣閃光燈，氦氣閃光燈。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種閃光燈用陰極零件的制造新方法。將原料粉末煅燒、球磨和過篩處理后，在加熱的狀態(tài)下，將原料粉末與熱塑性或熱固性有機物混合均勻，然后采用金屬注射成型工藝將混合物制備成具備一定形狀的生坯，通過化學(xué)或加熱的方法將生坯中的有機物去除，再通過高溫?zé)Y(jié)得到具有一定孔隙度的陰極基體，將電子發(fā)射物質(zhì)浸漬于陰極基體的空隙中，最后通過表面清理、清洗和高溫處理，得到閃光燈用陰極零件。本方法的優(yōu)點在可以制備密度非常均勻、孔隙度及孔徑大小可控、孔徑均勻、孔徑分布窄的陰極基體材料；簡化了閃光燈用陰極零件的制備工藝，降低了制造成本；提供了一個大批量、低成本地生產(chǎn)形狀非常復(fù)雜的陰極零件的方法。
文檔編號H01J9/08GK102157319SQ20101061689
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者于洋, 宋久鵬, 莊志剛, 歐陽明亮, 賴亞洲 申請人:廈門虹鷺鎢鉬工業(yè)有限公司