專利名稱：電子管陰極材料及其制備方法
一種電子管陰極材料及其制備方法屬于稀土金屬-鉬材料技術(shù)領(lǐng)域。
目前，大功率電子管的陰極材料主要使用的仍然是有百年歷史的釷鎢絲編織的釷鎢陰極(Th-W)，釷鎢陰極發(fā)射穩(wěn)定性好，但由于它的工作溫度高(在1800℃以上)、能耗大，易影響其工作可靠性，更為嚴重的是在Th-W材料制備、使用和廢棄過程中存在著放射性環(huán)境污染，而且脆性大、成材率低，因此它并不是理想的陰極材料。
國內(nèi)外對La2O3-Mo(La-Mo)材料本身進行了研究，一項日本專利(JP59-179754)中提到La-Mo材料既是一種結(jié)構(gòu)材料，也是一種熱電子發(fā)射材料，但該文件中無發(fā)射穩(wěn)定性和壽命數(shù)據(jù)。國內(nèi)在80年代中期曾有1-2個單位研究過，但因發(fā)射不穩(wěn)定、壽命短(幾十小時)等原因未見進一步報導。因此La-Mo材料目前還存在著發(fā)射電流小，發(fā)射不穩(wěn)定，壽命短等阻礙實用化的問題，無法在實用型三極管上使用。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種工作溫度低、無放射性污染、發(fā)射穩(wěn)定、壽命長的電子管陰極材料。
本發(fā)明所提出的電子管陰極材料，其特征在于它含有La2O3和Y2O3中的一種或兩種稀土氧化物，稀土氧化物占鉬的總重量為3.0～5.0％。
在上述電子管陰極材料中，稀土氧化物占鉬的總重量以4.0％為最佳。
本發(fā)明所提出的電子管陰極材料的制備方法，包括絲材清洗、陰極繞制、碳化、裝架、排氣激活、陰極老練，其特征在于采用了一次碳化工藝，并在一次碳化工藝中(1)碳化溫度控制在1300～1500℃之間；(2)碳化時間為8分鐘；(3)碳化時苯壓為8.5～9.5Pa；(4)碳化度為5～10％；(5)碳化后在絲材表面形成Mo2C層，晶粒取向與絲材表面垂直。


圖1用本發(fā)明的陰極材料制成的6T51型電子管發(fā)射電流與時間關(guān)系圖。
實施例
例1、將1062.4克硝酸鑭溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中La2O3占鉬的重量比為4.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜La2O3的稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-La2O3絲材(簡稱ML-1#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1400℃，在電壓5V保溫8分鐘，苯壓8.5Pa，碳化度為5.7％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
例2、將1062.4克硝酸鑭溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中La2O3占鉬的重量比為4.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜La2O3的稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-La2O3絲材(簡稱ML-2#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1500℃，在電壓5.5V保溫8分鐘，苯壓9.5Pa，碳化度為9.8％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
例3、將1356.9克硝酸釔溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中Y2O3占鉬的重量比為4.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜Y2O3的稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-Y2O3絲材(簡稱MY-1#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1400℃，在電壓5V保溫8分鐘，苯壓8.5Pa，碳化度為6.8％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
例4、將1356.9克硝酸釔溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中Y2O3占鉬的重量比為4.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜Y2O3的稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-Y2O3絲材(簡稱MY-2#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1500℃，在電壓5.5V保溫8分鐘，苯壓9.5Pa，碳化度為9.5％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
例5、將398.4克硝酸鑭和508.8克硝酸釔分別溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中La2O3占鉬的重量比為2.0％，Y2O3占鉬的重量比為2.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜La2O3和Y2O3的復合稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-La2O3-Y2O3絲材(簡稱MLY-1#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1400℃，在電壓5V保溫8分鐘，苯壓8.5Pa，碳化度為6.0％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
例6、將398.4克硝酸鑭和508.8克硝酸釔分別溶于水，加到10000克粉狀MoO2中(其中La2O3占鉬的重量比為2.0％，Y2O3占鉬的重量比為2.0％)，把摻雜后的MoO2粉末在550℃下焙解2小時，然后在700～1000℃的多段式氫氣爐中還原成摻雜La2O3和Y2O3的復合稀土鉬粉，經(jīng)壓型、燒結(jié)、旋鍛、拉伸加工成直徑φ1.04mm的Mo-La2O3-Y2O3絲材(簡稱MLY-2#)。用電解拋光方法去除表面石墨乳或氧化皮后，繞制成6T51陰極，退火工藝9V×60秒→11V×60秒→0V→12V×10秒，碳化工藝碳化溫度1500℃，在電壓5.5V保溫8分鐘，苯壓9.5Pa，碳化度為10％，然后經(jīng)裝管、排氣激活、陰極老練等工序制成6T51型電子管。用標準方法測定脈沖發(fā)射和壽命參數(shù)，見表1。
根據(jù)試驗，當稀土氧化物總量小于2.0％時，陰極發(fā)射電流??；稀土氧化物總量大于5.0％時，絲材加工性能差，容易劈裂，只有稀土氧化物總量在3.0～5.0％之間時，才具有良好的加工性能和發(fā)射性能。
根據(jù)試驗，當陰極碳化溫度低于1300℃時，碳化度太小，發(fā)射也?。划旉帢O碳化溫度高于1500℃時，碳化時氧化物揮發(fā)嚴重，碳化層與基體結(jié)合差，陰極壽命短，因此只有碳化溫度控制在1300～1500℃之間時，才能得到理想的碳化度和壽命。另外，由于制備W-ThO2陰極材料碳化溫度必須控制在1800℃以上，因而采用本方法可以大大降低碳化溫度。
本發(fā)明所提出的電子管陰極，工作溫度低、壽命長，在130W加熱功率下發(fā)射達到800mA，加熱功率較同型號釷鎢電子管下降40％，已穩(wěn)定發(fā)射1200小時。
見圖1，從圖1中可以看出，用本發(fā)明的陰極材料制成的6T51型電子管發(fā)射電流非常穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種電子管陰極材料，其特征在于它含有La2O3和Y2O3中的一種或兩種稀土氧化物，稀土氧化物占鉬的總重量為3.0～5.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電子管陰極材料，其特征在于稀土氧化物占鉬的總重量以4.0％為最佳。
3.一種電子管陰極材料的制備方法，包括絲材清洗、陰極繞制、碳化、裝架、排氣激活、陰極老練，其特征在于采用了一次碳化工藝，并在一次碳化工藝中(1)碳化溫度控制在1300～1500℃之間；(2)碳化時間為8分鐘；(3)碳化時苯壓為8.5～9.5Pa；(4)碳化度為5～10％；(5)碳化后在絲材表面形成Mo2C層，晶粒取向與絲材表面垂直。
全文摘要
一種電子管陰極材料及其制備方法屬于稀土金屬一鉬材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的電子管陰極材料,它含有La
文檔編號H01J1/13GK1240235SQ99109750
公開日2000年1月5日 申請日期1999年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月12日
發(fā)明者周美玲, 張久興, 聶祚仁, 王金淑, 左鐵鏞 申請人:北京工業(yè)大學