中文名 | 電真空器件結構材料用銅鎳合金棒 | 外文名 | Copper nickel alloy rods for vacuum electron devices structure material |
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標準號 | GB/T 37502-2019 | 中國標準分類號 | H62 |
主要起草單位:沈陽有色金屬研究所有限公司、南京三樂集團有限公司、中國科學院電子學研究所、中國電子科技集團公司第十二研究所、成都國光電氣股份有限公司。
主要起草人:紀曉琳、鄭新文、吳亞琴、陳昀、李思思、么麗娜、劉義君、王軍、陳立雪、于波。
2019年6月4日,《電真空器件結構材料用銅鎳合金棒》發布。
2020年5月1日,《電真空器件結構材料用銅鎳合金棒》實施。
銅鎳合金,含有銅Cu 跟鎳Ni,有金屬光澤,又名白銅。銅鎳之間彼此可無限固溶,從而形成連續固溶體,即不論彼此的比例多少,而恒為α--單相合金。當把鎳熔入紅銅里D200,含量超過16%以上時,產生的合金...
銅鎳合金管可以指白銅管,也可以指蒙乃爾管材。如果是以銅為基體加入的鎳而制成的管材,那么就是白銅管了。如果是以鎳為基體加入銅、鐵、錳等元素而制成的管材,就是蒙乃爾管了。管材都有自己的標準,那么銅鎳合金管...
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評分: 4.4
南京理工大學 碩士學位論文 電鍍銅鎳合金用陽極材料的研究 姓名:曹文明 申請學位級別:碩士 專業:應用化學 指導教師:周偉良 ;邵繼南 20080601
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評分: 4.4
研究了Cu60-Ni40wt%(簡稱Cu60)和Cu40-Ni60wt%(簡稱Cu40)兩種不同組分的銅鎳合金基帶在不同溫度下退火織構的形成過程,其中名義組分為Cu60-Ni40wt%的合金在650~1000℃退火一小時可獲得良好的(001)織構.半高寬隨著退火溫度的升高而下降.1000℃退火后中掃描的半高寬(FWHM)為5.5°,ω掃描的半高寬為6.1°.組分為Cu60-Ni40wt%的合金11500℃火仍不能形成良好的織構.對于Cu40居其里溫度點在室溫以上,飽和磁矩大于Ni-at.%5W;而Cu60的居里溫度點在20K,在77K下表現順磁性質,其飽和磁矩僅為Ni-at.%5W基帶的10%.在77K下Cu60的電阻為7.5×10^-9Ω·m,比Ni-at.%5W的電阻要低的多.
零件經處理、裝配,制造成真空電子器件,并通過老煉、調整、測試而達到設計所規定的性能要求,這一整個過程和方法即為真空電子器件的制造工藝。
真空電子器件的制造工藝隨器件的種類不同而有所區別,但就其共同的特點而言,大體上包括零件處理、部件制造與測試、總裝、排氣等工藝(圖1)。有些器件,如攝像管和顯像管,還采用某些特殊的制造工藝,如充氣工藝、鍍膜工藝、離子蝕刻和熒光屏涂敷工藝等。
真空斷路器拒分的原因及查找方法
1、電氣回路故障
①直流電壓過低;②操作保險及掉閘回路元件接觸不良或短線;
③掉閘線圈斷線;④開關低電壓不合格;⑤小車或開關連鎖接點接觸不良。
2、機械回路故障
①三連板三點過低;②掉閘頂桿卡勁或脫落;③合閘緩沖偏移、滾輪及緩沖桿卡勁。查找方法:電動掉閘失靈時,應先判斷是電氣回路故障還是機械回路故障,當頂桿鐵心不動,則說明是掉閘回路,否則是機械回路故障,然后再進一步找出原因。當發現開關掉閘失靈時應以手動托開。
3、.真空斷路器拒合且出現跳躍的原因及處理方法
3.1、電磁操作機構的合閘鐵心頂桿長度不夠,應調整鐵心頂桿長度使其滾輪和托架之間間隙符合2±0.5mm的要求。
3.2、輔助開關斷開過早,此時調整輔助開關拉桿長度使其在斷路器觸頭閉合之后再斷開。
3.3、彈簧儲能操作機構合閘彈簧限位不可靠、合閘不到位,合閘彈簧儲能結束,但電機電位不能切斷。
4.彈簧儲能開關合不上閘
4.1合閘簧功率不夠,更換合閘簧。
4.2開關合閘時處于半分半合狀態,調整凸輪與滾輪間隙使之增大,調整超程使之減小。
在裝配、制造器件前首先對零件進行處理,目的在于使零件本身清潔、含氣量少,并消除內應力。
金屬零件常用汽油、三氯乙烯、丙酮或合成洗滌劑溶液去除表面的油污,再經過酸、堿等處理,去除表面的氧化層或銹垢等。有時還可在上述液體中進行超聲清洗,以獲得更佳的效果。玻璃外殼或零件可用混合酸處理。經化學清洗后的零件均需經充分的水洗。陶瓷件經去油、化學清洗和水沖洗后,還可再在馬弗爐中經1000左右焙燒,使表面更清潔。
將清洗過的零件加熱到其熔點以下的一定溫度并保持一定時間,然后緩慢冷卻,以消除零件在加工過程中引起的應力。大多數金屬要在保護性氣體或真空中退火,以免氧化,同時也可凈化表面和排除內部所含氣體。玻璃零件加工后在空氣爐中退火即可。
為避免制造過程中氧化、便于焊接或減小使用時的高頻損耗,某些零件要在表面鍍鎳、銅、金或銀等。還有的零件須預先涂敷特殊涂層,如微波管內用的衰減器可用碳化、石墨噴涂或真空蒸發、濺射等方法涂敷一層高頻衰減材料。有的零件還須涂敷某種材料,如碳化鉭等,以提高表面逸出功,降低次級發射。
為保證器件各電極能按設計要求,準確、可靠地裝配起來,預先制成幾個部件和組件。對部分組件須進行電氣參數的測試(亦稱冷測),構成管殼的組件則須經過氣密性檢驗,合格后才能總裝。主要制造工藝有裝架、封接、焊接和測試等。
把零件裝配成陰極、電子槍、柵極、慢波電路、陽極或收集極等組件,或進一步裝配成待封口的管子。裝架時采用的焊接方法有點焊、原子氫焊、激光焊及超聲焊。有時也采用微束等離子焊、電子束焊和擴散焊。
玻璃之間和玻璃與金屬之間的熔封是常用的工藝之一,多已實現自動化操作。利用這種技術制成電極引線或芯柱,并將管殼與芯柱封接在一起。
兩種膨脹系數相差很大的玻璃或玻璃與各種晶體、玻璃與金屬間的真空密封,可用高純銦作焊料冷壓而成。這種工藝常用于攝像管窗口和管殼間的封接。它適合于不能承受高溫的零部件的真空密封,且銦能作為電極引出線使用。
為實現陶瓷絕緣件和金屬件的封接以構成部件,廣泛采用燒結金屬粉末法和活性金屬法兩種工藝。前者是將鉬、錳等金屬粉末(有時添加少量氧化物作為活化劑)涂敷在待封接的陶瓷表面,再在氫爐中在 900~1600范圍內的某一溫度燒結成金屬化層,經鍍鎳后用焊料與金屬加以封接。活性金屬法則是利用鈦、鋯等活性金屬和焊料或含活性金屬的合金焊料,在真空爐中升溫至略高于焊料熔點的溫度,形成液相活性合金來潤濕陶瓷和金屬,完成封接。除這兩種工藝外,還有氧化物焊料法、擴散封接以及利用蒸發或濺射金屬化來進行封接等工藝。圖2是一些常用的陶瓷-金屬封接結構。
金屬間的連接,常采用在氫爐或真空爐中釬焊的工藝。如果部件需多次釬焊,則應先用高熔點焊料后用低熔點焊料進行遞級釬焊。若部件的配合設計成具有翻邊的法蘭結構,則可直接用氬弧焊加以連接。
有些高頻系統的部件,如諧振腔、慢波電路等,制成后應先進行"冷測",以檢驗其電氣性能。必要時可對部件作些調整。對于光電器件,靶面制成后需經動態測試,以檢驗其性能。封接、釬焊或氬弧焊的部件,如作為管殼的一部分,則必須用檢漏儀(如氦質譜儀等)檢驗其焊縫的密封性能,合格后才能用于總裝。
經檢驗合格的部件用高頻集中焊、釬焊或氬弧焊等方法裝配成整管后即可進行排氣。如果是玻璃管殼,則要把管芯與外殼裝配起來,在連接處用火焰熔封,即封口。有時,在總裝后再進行一次總體檢漏再行排氣。
將總裝好的器件內部氣體抽出,使壓強達到10-5帕以下的過程稱排氣。在排氣過程中還必須進行管殼去氣、電極去氣、陰極分解和激活等,以保證管子正常工作。排氣系統常用機械泵與油擴散泵串聯的系統,近年來又逐漸采用無油排氣系統,這有助于改善器件的性能(見真空獲得技術)。
在排氣過程中常用外部加熱的方法對管殼和零件進行烘烤除氣,再由排氣系統排出管外。為防止管殼金屬部分氧化,還常在真空器件外部再設置一真空烘罩,以便在真空環境下進行烘烤,又稱"雙真空排氣"。
管內的電極系統除用外烘烤去氣外,還可用高頻加熱、電子轟擊以及直接通電加熱等方法進行除氣。加熱的溫度應高于使用溫度。
對于氧化物陰極,在排氣過程中須加熱陰極使碳酸鹽分解成氧化物。為提高陰極的發射能力,還應進一步提高陰極溫度或用支取較大電流的方法加以激活。陰極的分解激活也有在管子封離后進行的,如顯像管的"臺下分解"。
在器件排氣過程終了,管內氣體壓強達10-5帕以下時,將器件與排氣系統分開并保持密封的過程叫封離。對采用玻璃排氣管的器件,用火焰噴燒排氣管使玻璃融合而與排氣系統分開。采用金屬排氣管的器件,則用特殊夾鉗直接夾斷金屬管,夾口起密封作用以保持管內的真空狀態。含有吸氣材料的器件常用高頻感應加熱使蒸散型吸氣劑蒸散或使非蒸散型吸氣劑激活以吸收器件內殘余氣體,進一步提高真空度。
對排氣后的器件進行電氣處理以獲得穩定的電氣性能的工藝稱為老煉。
首先在陰極加熱條件下,各電極上加正常的或略高的電壓,并持續一定時間,使電極進一步去氣,并使陰極發射電流和其他參數達到穩定。對于高電壓器件,老煉前應在陰極不加熱的條件下,各電極間加以比工作電壓更高的電壓,利用放電現象,去除器件內各電極上殘留的毛刺、灰塵以及絕緣件表面的污點等,以免器件在使用時發生跳火現象。為保持器件內足夠的真空度,有的器件本身還裝有鈦泵。
器件經老煉后需要測試性能,主要參數應達到預定的指標。這種測試亦稱"熱測"。為使用可靠,還須抽樣進行動態特性試驗、壽命試驗、耐沖擊試驗、耐震試驗及冷熱循環等例行試驗。
有些器件,如穩壓管、閘流管和離子顯示器件等,內部須充有一定的特種氣體如氫、氦、氖、氬等。氣體在排氣過程結束時充入。充入的氣體要非常純凈,因此充氣過程要采取一定措施,仔細控制。
在現代真空電子器件制造過程中,鍍膜工藝應用很廣。鍍膜工藝包括真空蒸發、濺射、離子涂敷及化學氣相沉積等。在制作攝像管、光電倍增管時,各類透明導電膜、光電陰極和光導靶面材料采用真空蒸涂的方法制成。顯像管熒光膜內表面常蒸鋁膜以防止熒光膜灼傷,也可提高管子的亮度和對比度。現代鍍膜工藝也被用來改變某些材料的表面狀態,制作陰極以及使陶瓷或其他介質表面低溫金屬化和實現高頻低損耗的封接等。
這是用離子能量將固體原子或分子從表面層上逐漸剝離的一種新型微細加工方法。使用掩膜可以制出精密圖形。這種工藝可用于器件零部件的表面薄層剝離、有機膜的去除以及對攝像管晶體靶面進行清潔處理或制作靶面的精細網格等(見電子束與離子束微細加工)。
顯像管和示波管屏面內表面須涂敷一層均勻的熒光物質。涂屏的方法應盡量保持材料的熒光性質。對涂層的要求是均勻、顆粒大小分布要滿足一定要求、真空性能好、放氣量小、有足夠的粘附強度。涂屏方法主要有沉淀法、粉漿法和干法幾種。
黑白顯像管、示波管常用沉淀法涂屏。先將玻屏清洗干凈,注入含硅酸鉀的工作液,再注入含熒光質的懸浮液。經過一定時間的靜置沉淀后倒出殘液,通入60左右的熱空氣流,同時用紅外燈或熱空氣均勻地從外部加熱,使之干燥。在400~450下焙燒,以去除涂敷過程中引入的有機雜質。
彩色顯像管熒光屏多采用粉漿法涂敷熒光粉,即采用含有水溶性感光膠的熒光粉漿注入屏面內進行旋涂,使熒光粉漿均勻分布,再經光學曝光、顯影(溫純水沖洗)等步驟制造而成。
三種熒光物質需分三次相繼涂敷以使其分別固定在相應的位置上。有的管型需預先在三種色粉之間的位置涂以石墨黑底。熒光膜上要先用溶液法涂一層有機膜,再蒸涂鋁膜以保證鋁膜表面光亮,而有機膜在以后的焙燒中燒掉。由于屏面涂有熒光粉而不能經受玻璃熔封的高溫,須采用低熔點玻璃焊料在 440左右將屏面與頸錐組件加以封接。
這是新發展的一種光粘工藝,屬于干法涂屏工藝。
先在屏面上涂以疏水性預涂膜,再涂以光粘膠。由于光粘膠曝光即有粘性,所以在撒上干熒光粉后,可用空氣噴吹屏幕,將未曝光部分的粉吹掉而達到涂屏的目的。彩色管的三種顏色的熒光粉分三次進行涂敷。這種工藝簡單、成本低、熒光膜亮度高、分辨率高,可以滿足超高精細管對涂屏的要求。
產品主要包括:
--電子管:收訊放大管、發射管、鎖式管、超高頻管、穩定管(穩壓管、穩流管、穩幅管)等;
--微波管:磁控管、速調管、返波管、行波管、充氣微波開關管、前向波正交聲場放大管、噪聲管、微波
陶瓷在電性能、機械強度、耐高溫和耐輻射等方面均優于玻璃,因而一些要求高和在惡劣環境下使用的真空電子器件往往采用陶瓷-金屬封接結構。真空電子器件用陶瓷主要是硅酸鹽系、氧化物系和氮化物系陶瓷。
瓷硅酸鹽系陶瓷主要包含滑石瓷、鎂橄欖石瓷和莫來石瓷等。硅酸鹽瓷的特點是介質損耗小、強度低。鎂橄欖石瓷應用較多,多用作小型器件的結構材料。
氧化物瓷主要指以單一氧化物晶相為主,并含有少量玻璃相或其他晶相的陶瓷,以氧化鋁瓷和氧化鈹瓷應用較廣。95%氧化鋁瓷的綜合性能好,因而在真空電子器件中用得最多,可用作微波管的輸能窗、管殼、光電器件的絕緣零件、集成電路的基片等。99%氧化鈹瓷的熱導率接近于鋁而電性能又好,是一種極好的高導熱絕緣材料。常用作行波管螺旋線夾持桿,激光器件管殼和微波大功率管輸能窗。但由于氧化鈹粉有毒性,在生產和使用時應有安全防護措施。氮化物瓷中有實用價值的是氮化硼瓷,其特點是易于加工,介質損耗小,介電常數小。在高于530攝氏度時,其熱導率比氧化鈹瓷大,是一種無毒性高導熱絕緣材料,常用作行波管螺旋線夾持桿和降壓收集極絕緣瓷環等。
衰減陶瓷用于微波電子管內部,是一種起體積衰減作用的高阻材料,可用于返波管中作終端負載、同軸磁控管中作抑制寄生模式的瓷環、耦合腔行波管中作集中衰減器。最常用的是金屬鎢衰減陶瓷、二氧化鈦衰減陶瓷和碳化硅衰減陶瓷 。
真空電子器件用晶體材料有云母、白寶石和金剛石。云母具有介質損耗小、絕緣電阻高和擊穿電壓高等特點,是用作真空電子器件輸能窗和電極固定零件的優良絕緣材料。
白寶石為刅-Al2O3單晶,能耐高電壓,耐電子轟擊,次級電子發射系數非常小,是制作大功率輸能窗的良好材料,用提拉法可制成純度高(含Al2O399.99%)、位錯少(位錯密度小于103/厘米2)的桿、管和其他異形制品,可作為行波管螺旋線夾持桿、微波和紅外輸能窗以及高壓鈉燈用的電弧管等。金剛石是自然界中硬度最高、導熱最好和電絕緣性能優良的礦物介質材料。真空電子器件主要采用Ⅱa型金剛石,這是一種含氮量少 (小于0.001%)的金剛石,它的聲子散射小、熱導率高。在真空電子器件中可作支撐塊、散熱器和輸能窗等。天然金剛石體積都很小,加工困難,所以也常采用人造金剛石及其聚晶材料。
隨著光電器件的發展,窗口材料日益重要。窗口材料按透光性能可分為透紅外、透可見光和透紫外線等類;按材料性質可分為硅酸鹽玻璃、硫屬化合物玻璃和離子晶體等。硅酸鹽玻璃的透過截止波長較短(3微米以內),硫屬化合物玻璃截止波長較長(14微米以內),而離子晶體截止波長可達50~60微米。光纖面板也是一種重要的窗口材料,能將光線從入射端無失真、低損耗地傳到輸出端,它是由高折射率的玻璃作芯、低折射率的玻璃作涂層和吸收雜散光的黑色玻璃填料所組成。微通道板是在光纖面板基礎上發展起來的第二代光纖面板,由數十萬根空心管子所組成,不僅能傳遞、而且能增強光學信號和圖像。