專利名稱：一種空間行波管收集極內(nèi)芯及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波真空電子器件領(lǐng)域，具體涉及一種空間行波管收集極內(nèi)芯及其制作工藝。
背景技術(shù)：
行波管廣泛用于雷達(dá)、電子戰(zhàn)、衛(wèi)星通信和精確制導(dǎo)等武器裝備。近年來，對于行波管需求量增加，同時(shí)提出了更高的要求，其中包括更高的整管效率。更高的整管效率不僅意味著降低行波管的功耗、減小電源的重量和體積，而且意味著提供改善器件可靠性和壽命的空間。這對于機(jī)載和空間行波管來說尤為重要，因?yàn)檫@類裝備的行波管不可避免的要受到功耗、重量和體積的限制。目前國內(nèi)空間行波管放大器的研制水平與國外有很大差距， 且我國Ka及更高的毫米波段新型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研究剛剛起步，所以發(fā)展空間行波管勢在必行。國內(nèi)在空間行波管的研制中，多從行波管多級降壓收集極(MDC)的電、熱結(jié)構(gòu)出發(fā)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)確實(shí)能使得行波管效率提高。行波管收集極用于吸收與微波互作用后的電子，行波管收集極包括收集極內(nèi)芯、收集極殼體及用于收集極內(nèi)芯與收集極殼體之間絕緣的絕緣陶瓷；行波管收集極工作時(shí)，電子打在收集極內(nèi)芯上，收集極內(nèi)芯吸收電子能量后，能量通過絕緣陶瓷及收集極殼體耗散掉。目前常用的空間行波管收集極內(nèi)芯材料為導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率優(yōu)異的無氧銅；無氧銅的二次電子發(fā)射系數(shù)高達(dá)1.3，而且在極寬的一次電子能量范圍內(nèi)都呈現(xiàn)出較高的二次電子發(fā)射系數(shù)?？臻g行波管在工作時(shí)，以防電子回流進(jìn)入電子與微波的互作用區(qū)，收集極上必須加上足夠高的電壓；所以一次電子到達(dá)收集極時(shí)不可避免地產(chǎn)生大量二次電子，以及一定量的彈性散射的一次電子；這些一次電子及二次電子的存在會帶來以下問題一方面， 這些帶能電子出現(xiàn)在各級收集極附近，他們再次打到收集極上時(shí)會造成可觀的能量損耗， 從而降低空間行波管收集極的效率；另一方面，大量低能二次電子的存在，可能造成回流、 增加熱耗散功率并形成噪聲，將極大的影響行波管的產(chǎn)品性能，進(jìn)而影響空間行波管的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠提高行波管收集極內(nèi)芯電子收集效率，進(jìn)而消除低能電子對空間行波管產(chǎn)品性能的影響的空間行波管收集極內(nèi)芯及其制作工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為所述空間行波管收集極內(nèi)芯，包括無氧銅內(nèi)芯本體，在所述無氧銅內(nèi)芯本體上設(shè)
有黑鉻層。所述黑鉻層電鍍于所述無氧銅內(nèi)芯本體上。所述無氧銅內(nèi)芯本體為邊緣設(shè)有彈性花瓣槽的圓盤結(jié)構(gòu)。
所述黑鉻層電鍍于無氧銅內(nèi)芯本體的兩端面上。所述黑鉻層的厚度為3_6um。所述空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，包括噴砂工序-電鍍工序-檢測工序-真空退火工序；具體為噴砂工序；將收集極內(nèi)芯放置于噴砂機(jī)上，先用夾具、螺釘將收集極內(nèi)芯上不需進(jìn)行噴砂處理的位置保護(hù)起來；用噴砂機(jī)將研磨粉注入到收集極內(nèi)芯的處理區(qū)，然后從噴砂機(jī)上取下收集極內(nèi)芯，拆下保護(hù)夾具及螺釘，轉(zhuǎn)入電鍍工序；電鍍工序；(1)配置好電鍍所需的黑鉻電解液，然后將黑鉻電解液倒入鍍鉻槽中，將錫陽極和鋼片放入黑鉻電解液中，保持黑鉻電解液溫度20-25°C，保持時(shí)間為1.5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間為2_;3min ；經(jīng)過鋼片的預(yù)電鍍之后， 電解液方可投入正常使用；(2)將噴砂處理好的收集極內(nèi)芯進(jìn)行表面去油，然后用自來水將收集極內(nèi)芯沖洗干凈后放入鍍鉻槽中；保持黑鉻電解液溫度為20-25°C，保持時(shí)間為1. 5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間2_;3min ；檢測工序；在顯微鏡下檢查電鍍處理的收集極內(nèi)芯表面；退火工序； 將收集極內(nèi)芯放入退火爐內(nèi)，將溫度升至680-700 V，保持25-30min進(jìn)行真空退火。所述電鍍工序中，黑鉻電解液的各成分配比為鉻酐300-500重量份，氟硅酸鉀 10-15重量份，硝酸2-5重量份，水2500-3000重量份。所述電鍍工序中，收集極內(nèi)芯進(jìn)行表面去油的方法為超聲波化學(xué)去油15分鐘，其中化學(xué)去油溶液成份比例為草酸鈉3士0. 05重量份；酒石酸鈉2士0. 02重量份；OP乳化劑1. 5士0. 02重量份；去離子水1. 0士0. 02重量份。所述檢測工序中，在顯微鏡下檢查收集極內(nèi)芯表面，若收集極內(nèi)芯表面出現(xiàn)起泡、 脫落或花斑現(xiàn)象；則要將收集極內(nèi)芯放入鹽酸中退除不合格的鍍層，然后按電鍍工序中步驟( 對鹽酸處理后的收集極內(nèi)芯進(jìn)行電鍍操作；收集極內(nèi)芯電鍍完后再重復(fù)檢測工序。所述黑鉻電解液的配置方法為取部分水，將鉻酐溶解到水中后倒入鍍鉻槽中； 將氟硅酸鉀溶解到裝有鉻酐的鍍鉻槽中；將剩余的水倒入鍍鉻槽中，直到液面上升至工作位置；將硝酸倒入槽中；將電解液攪拌均勻，完成黑鉻電解液的配置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所述空間行波管收集極內(nèi)芯，通過在無氧銅內(nèi)芯本體上電鍍黑鉻層，利用黑鉻層的產(chǎn)品性能，提高無氧銅內(nèi)芯本體的抗擊電子轟擊的能力；進(jìn)而有效抑制了二次電子的回流，提高了行波管收集極內(nèi)芯電子的收集效率；進(jìn)一步的消除了低能電子對空間行波管產(chǎn)品性能的影響。所述空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，提供了制作電鍍黑鉻層的空間行波管收集極內(nèi)芯的工藝流程，通過該制作工藝，黑鉻層穩(wěn)定的電鍍在無氧銅表面上，不會影響原有無氧銅內(nèi)芯的性能；既保持了原來的收集極部件特征，尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，焊接牢固性好，散熱效果強(qiáng)，高效率、體積小、重量輕、可靠性高；又使得空間行波管收集極抗電子轟擊的能力大大提高，使二次電子的回流得以減少，二次電子吸收的能力得以提高，從而改善了收集極的電子收集效率；進(jìn)而有效消除了低能電子對空間行波管產(chǎn)品性能的影響。


下面對本發(fā)明說明書各幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明圖1為本發(fā)明空間行波管收集極內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1空間行波管收集極內(nèi)芯的A-A方向示意圖；圖3為本發(fā)明空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝的工藝流程圖；上述圖中的標(biāo)記均為1、無氧銅內(nèi)芯本體，2、黑鉻層，3、彈性花瓣槽。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖，通過對最優(yōu)實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1及圖2所示，所述空間行波管收集極內(nèi)芯，包括無氧銅內(nèi)芯本體1，在無氧銅內(nèi)芯本體1上設(shè)有黑鉻層2。黑鉻層2的熱穩(wěn)定性高，用電鍍好的收集極內(nèi)芯進(jìn)行后續(xù)的收集極組件焊接，溫度升至780°C，取出后外觀未發(fā)生變化；黑鉻層2的耐蝕性和抗氧化性都優(yōu)于無氧銅，同時(shí)無氧銅的二次電子發(fā)射系數(shù)為1. 3-1. 4，這是黑鉻層2 二次電子發(fā)射系數(shù)的2倍左右；因而在無氧銅內(nèi)芯本體1上設(shè)置黑鉻層2，無氧銅內(nèi)芯本體1的抗擊電子轟擊的能力能夠大大提高，其能有效的減小二次電子反射及回流，進(jìn)而提高了收集極二次電子吸收的能力，從而達(dá)到了改善電子收集效率的目的。黑鉻層2電鍍于無氧銅內(nèi)芯本體1上；黑鉻層2電鍍在無氧銅表面上，工藝比較穩(wěn)定，不會影響原有無氧銅內(nèi)芯的性能；無氧銅內(nèi)芯本體1為邊緣設(shè)有彈性花瓣槽3的圓盤結(jié)構(gòu)；該收集極內(nèi)芯沿用常用結(jié)構(gòu)，在內(nèi)芯邊緣設(shè)置彈性花瓣槽口，該方案工藝比較穩(wěn)定；在無氧銅內(nèi)芯本體1的中心設(shè)有通孔；由于行波管收集極在吸收電子時(shí)，收集極內(nèi)芯在收集極入口處需滿足具備極強(qiáng)的抗擊電子轟擊的要求，黑鉻層2電鍍于無氧銅內(nèi)芯本體1的兩端面上；優(yōu)選的，黑鉻層2的厚度為3-6um ；在無氧銅內(nèi)芯本體1的兩端面上鍍黑鉻層2的方式，提高了無氧銅內(nèi)芯的抗擊電子轟擊的能力，有效抑制了收集極內(nèi)芯的二次電子的回流， 進(jìn)而改善了收集極的電子收集效率。如圖3所示，所述空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，包括以下工序噴砂工序-電鍍工序-檢測工序-真空退火工序；具體為噴砂工序；將收集極內(nèi)芯放置于噴砂機(jī)上，先用工裝夾具、螺釘將收集極內(nèi)芯上不需進(jìn)行噴砂處理的地方保護(hù)起來；用噴砂機(jī)將研磨粉注入到收集極內(nèi)芯的處理區(qū)，然后從噴砂機(jī)上取下收集極內(nèi)芯，拆下保護(hù)夾具及螺釘，用壓縮空氣清除零件上的研磨粉，轉(zhuǎn)入電鍍工序；電鍍工序；(1)配置好電鍍所需的黑鉻電解液，然后將黑鉻電解液倒入鍍鉻槽中，將錫陽極和與電鍍零件大小相等的鋼片放入黑鉻電解液中，保持黑鉻電解液溫度20-25°C，保持時(shí)間為 1. 5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間為2-aiiin ；經(jīng)過鋼片的預(yù)電鍍之后，電解液方可投入正常使用；(2)將噴砂處理好的收集極內(nèi)芯進(jìn)行超聲波化學(xué)去油15分鐘，其中化學(xué)去油溶液按下列成份比例配制草酸鈉3士0. 05重量份；酒石酸鈉2士0. 02重量份；OP乳化劑 1. 5士0. 02重量份；去離子水1. 0士0. 02重量份；然后用自來水將收集極內(nèi)芯沖洗干凈后放入鍍鉻槽中；保持黑鉻電解液溫度為20-25°C，保持時(shí)間為1. 5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間2_;3min ；檢測工序；在顯微鏡下檢查電鍍處理的收集極內(nèi)芯；若收集極內(nèi)芯表面出現(xiàn)起泡、脫落或花斑現(xiàn)象，則要將收集極內(nèi)芯放入70%的稀鹽酸中退除不合格的鍍層，然后再按電鍍工序中步驟( 重新對鹽酸處理后的收集極內(nèi)芯進(jìn)行電鍍；收集極內(nèi)芯電鍍完后再重復(fù)檢測工序；退火工序；將收集極內(nèi)芯放入退火爐內(nèi)，將溫度升至680-700 V，保持25-30min進(jìn)行真空退火。所述電鍍工序中，黑鉻電解液的各成分配比為鉻酐Cr03 :300-500重量份，氟硅酸鉀(K2SiF6) :10-15重量份，硝酸(溶質(zhì)含量65%) :2_5重量份，水(H20) :2500-3000重量份；黑鉻電解液的具體配置方法如下取部分水，將鉻酐溶解到水中后倒入鍍鉻槽中；將氟硅酸鉀(K2SiF6)溶解到裝有鉻酐的鍍鉻槽中；將剩余的水倒入鍍鉻槽中，直到電解液到達(dá)工作水平位置；將硝酸倒入槽中；將電解液仔細(xì)攪拌均勻，完成黑鉻電解液的配置。所述行波管收集內(nèi)芯及其制作工藝，通過最終的測試結(jié)果驗(yàn)證，這種行波管收集內(nèi)芯既保持了原來的收集極部件特征，尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，焊接牢固性好，散熱效果強(qiáng)，高效率、體積小、重量輕、可靠性高；又使得收集極抗電子轟擊的能力大大提高，使二次電子的回流得以減少，二次電子吸收的能力得以提高，從而達(dá)到了改善收集極的電子收集效率；進(jìn)而能有效消除低能電子對空間行波管產(chǎn)品性能的影響。上面對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制， 只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種空間行波管收集極內(nèi)芯，包括無氧銅內(nèi)芯本體(1)，其特征在于在所述無氧銅內(nèi)芯本體(1)上設(shè)有黑鉻層O)。
2.按照權(quán)利要求1所述的空間行波管收集極內(nèi)芯，其特征在于所述黑鉻層O)電鍍于所述無氧銅內(nèi)芯本體(1)上。
3.按照權(quán)利要求2所述的空間行波管收集極內(nèi)芯，其特征在于所述無氧銅內(nèi)芯本體 (1)為邊緣設(shè)有彈性花瓣槽(3)的圓盤結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求3所述的空間行波管收集極內(nèi)芯，其特征在于所述黑鉻層O)電鍍于無氧銅內(nèi)芯本體(1)的兩端面上。
5.按照權(quán)利要求1或2或3或4所述的空間行波管收集極內(nèi)芯，其特征在于所述黑鉻層O)的厚度為3-6um。
6.一種權(quán)利要求1所述的空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，其特征在于包括噴砂工序-電鍍工序-檢測工序-真空退火工序；具體為噴砂工序；將收集極內(nèi)芯放置于噴砂機(jī)上，先用夾具、螺釘將收集極內(nèi)芯上不需進(jìn)行噴砂處理的位置保護(hù)起來；用噴砂機(jī)將研磨粉注入到收集極內(nèi)芯的處理區(qū)，然后從噴砂機(jī)上取下收集極內(nèi)芯，拆下保護(hù)夾具及螺釘，轉(zhuǎn)入電鍍工序；電鍍工序；(1)配置好電鍍所需的黑鉻電解液，然后將黑鉻電解液倒入鍍鉻槽中，將錫陽極和鋼片放入黑鉻電解液中，保持黑鉻電解液溫度20-25°C，保持時(shí)間為1. 5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間為2_;3min ；(2)將噴砂處理好的收集極內(nèi)芯進(jìn)行表面去油，然后用自來水將收集極內(nèi)芯沖洗干凈后放入鍍鉻槽中；保持黑鉻電解液溫度為20-25°C，保持時(shí)間為1. 5-2小時(shí)；然后向黑鉻電解液內(nèi)通電，電流密度為50-100A/dm3，通電時(shí)間2_;3min ；檢測工序；在顯微鏡下檢查電鍍處理的收集極內(nèi)芯表面；退火工序；將收集極內(nèi)芯放入退火爐內(nèi)，將溫度升至680-700°C，保持25-30min進(jìn)行真空退火。
7.按照權(quán)利要求6所述的空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，其特征在于所述電鍍工序中，黑鉻電解液的各成分配比為鉻酐300-500重量份，氟硅酸鉀10-15重量份，硝酸2-5重量份，水2500-3000重量份。
8.按照權(quán)利要求6所述的空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，其特征在于所述電鍍工序中，收集極內(nèi)芯進(jìn)行表面去油的方法為超聲波化學(xué)去油15分鐘，其中化學(xué)去油溶液成份比例為草酸鈉3士0. 05重量份；酒石酸鈉2士0. 02重量份；OP乳化劑1. 5士0. 02重量份；去離子水1. 0士0. 02重量份。
9.按照權(quán)利要求6所述的空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，其特征在于所述檢測工序中，在顯微鏡下檢查收集極內(nèi)芯表面，若收集極內(nèi)芯表面出現(xiàn)起泡、脫落或花斑現(xiàn)象； 則將收集極內(nèi)芯放入鹽酸中退除不合格的鍍層，然后按電鍍工序中步驟( 對鹽酸處理后的收集極內(nèi)芯進(jìn)行電鍍操作；收集極內(nèi)芯電鍍完后再重復(fù)檢測工序。
10.按照權(quán)利要求7所述的空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，其特征在于所述黑鉻電解液的配置方法為取部分水，將鉻酐溶解到水中后倒入鍍鉻槽中；將氟硅酸鉀溶解到裝有鉻酐的鍍鉻槽中；將剩余的水倒入鍍鉻槽中，直到液面上升至工作位置；將硝酸倒入槽中；將電解液攪拌均勻，完成黑鉻電解液的配置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間行波管收集極內(nèi)芯及其制作工藝，所述空間行波管收集極內(nèi)芯，包括無氧銅內(nèi)芯本體，在所述無氧銅內(nèi)芯本體上設(shè)有黑鉻層；所述空間行波管收集極內(nèi)芯的制作工藝，包括以下工序噴砂工序-電鍍工序-檢測工序-真空退火工序。所述空間行波管收集極內(nèi)芯及其制作工藝，通過在無氧銅內(nèi)芯本體上電鍍黑鉻層，利用黑鉻層的產(chǎn)品性能，提高無氧銅內(nèi)芯本體的抗擊電子轟擊的能力；進(jìn)而有效抑制了二次電子的回流，提高了行波管收集極內(nèi)芯電子的收集效率；進(jìn)一步的消除了低能電子對空間行波管產(chǎn)品性能的影響。
文檔編號H01J9/14GK102446675SQ20111039401
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者吳華夏, 孫梅林, 張俊, 曹振玲, 董晨, 賀兆昌 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所