CN101383253B - 一种螺旋线行波管慢波组件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种螺旋线行波管慢波组件的制备方法，方法包括步骤：将清洗干净的螺旋线放入电镀液内；将金属铜电镀在螺旋线表面形成金属铜薄膜；将镀有金属铜的螺旋线和介质夹持杆及金属管壳固定在装架模具上并挤入金属管壳内。组件包括介质夹持杆、螺旋线、管壳。在管壳外套上石墨等挤压模具并放入氢气加热炉中，在950度保温10分钟，这样镀有金属铜的螺旋线和介质夹持杆就焊接在一起了。该方法可以很好的提高慢波组件的散热性能，又避免了传统焊接方法造成的介电性能降低，高频损耗增加；克服了镀膜焊接后的多余膜料不容易去除干净，而且在去除时螺旋线可能会发生化学反应而使性能受到影响等缺点。

Description

一种螺旋线行波管慢波组件的制备方法

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，涉及散热能力强的螺旋线行波管慢波组件。

背景技术

宽带、高功率行波管是电子对抗、火控系统和通讯领域中起着关键作用的微波器件，它的性能对这些军用和民用系统具有决定性作用，慢波系统又是决定行波管性能的关键部件，寻求宽带、高效和热导性能更好的慢波结构对满足目前国防需要以及未来的军事电子装备都是至关重要的。在螺旋线型行波管的各种特性中，热特性是一项非常重要的指标，不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素，也是直接影响着行波管工作的稳定性与可靠性的主要因素。当温度过高时，不仅会导致平均输出功率的衰减，还可能造成整个行波管物理上的损坏。在大功率连续波行波管的研制和生产过程中，慢波组件散热性能直接影响器件的成品率和使用寿命。因此螺旋线慢波组件的散热性能的研究成了提高行波管性能的一个重要研究方向。

目前慢波组件的制备方法主要有：冷弹压法、缠钼带热挤压法、石墨热挤压法、磁控溅射覆膜法等。

(1)冷弹压法——主要是针对环绕螺旋线，均匀分布有三个夹持杆的情况。它是在常温下利用管壳的弹性变形力加紧介质杆与螺旋线的方法。先利用朝外的外部力量将相对比较厚的空心圆柱管壳变形为接近夹持杆分布轮廓的三角形剖面结构，将夹持杆与螺旋线嵌入，取消外部力，利用管壳自身的回复弹力及一定的向内的外力，将夹持杆和螺旋线挤压在一起。利用此方法，管壳必须要选用弹性较好的材料，常用的有无磁蒙乃尔和不锈钢。

优缺点：冷弹压法工艺较简单，夹持较牢固，能耐一定机械冲击和振动，适用于小直径管壳。因此，冷弹压法在功率不大的脉冲和连续波行波管制造中广泛采用。缺点是零件尺寸公差要求严格，散热能力较差，容易引起管壳变形。

(2)石墨热挤压方法——它是利用低膨胀系数的挤压模(如石墨)，在高温下限制管壳的径向膨胀，使塑性变形的管壳冷却后收缩，将支持杆、螺旋线压紧，得到良好的接触。

优缺点：工艺实现不算复杂，该方法与冷弹压法相比，在提高散热能力方面有明显优势。不过，该方法容易使管壳变形。

(3)冷挤压后缠绕钼带——该方法是冷挤压装配完组件后，用钼带缠绕管壳，对组件加高温，利用钼的膨胀系数小于管壳的膨胀系数，管壳材料向内挤压，从而达到组件接触更紧密的目的。

(4)焊接法——焊接技术是热处理中最吸引人的技术。这种技术极大地减少了夹持杆表面的热阻，从而减少了螺旋线上的最高温度。因此在螺旋线材料的选择方面有一个较宽范围，便于提高管子的带宽，利用真空蒸涂、离子溅射、离子涂敷等方法在介质面上得到极薄且均匀的金属化层，然后再进行焊接。

优缺点：该方法可以较好的提高慢波组件的散热性能。缺点是介电性能降低，高频损耗增加；对于镀膜焊接后的多余膜料不容易去除干净，而且在去除时螺旋线可能会发生化学反应而使性能受到影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决螺旋线行波管慢波组件的散热问题，将金属铜电镀在螺旋线表面，然后与夹持杆进行压力扩散焊接。为此，提供一种螺旋线行波管慢波组件及制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种螺旋线行波管慢波组件的制备方法，其制备步骤如下：

步骤1：将清干净的螺旋线放入金属铜电镀液内；

步骤2：将金属铜电镀在螺旋线表面，形成具有金属铜薄膜的螺旋线；

步骤3：将镀有金属铜的螺旋线和介质夹持杆及金属管壳固定在装架模具上；

步骤4：在常温常压条件下，采用冷弹压法将具有金属铜薄膜的螺旋线和介质夹持杆挤入金属管壳内；

步骤5：把步骤4所得物装入石墨模具内，在氢气炉内950度保温10分钟，制成螺旋线行波管慢波组件。

所述的制备方法，其所示步骤2，在螺旋线表面电镀金属铜，镀膜厚度在5-10微米。

一种所述的方法制备的螺旋线行波管慢波组件，包括介质夹持杆(1)、螺旋线(2)、管壳(3)；其中，管壳(3)的内壁与介质夹持杆(1)的外壁连接，介质夹持杆(1)内壁与螺旋线(2)外壁通过压力扩散焊接方法连接在一起。

本发明的积极效果：将金属电镀在螺旋线表面，然后与夹持杆进行压力扩散焊接。即避免了传统焊接法的下述缺点：1、介电性能降低，高频损耗增加；2、对于镀膜焊接后的夹持杆上多余膜料不容易去除干净，而且在去除时螺旋线可能会发生化学反应而使性能受到影响。

附图说明

图1.本发明的电镀铜薄膜螺旋线慢波组件结构示意图；

图2.本发明方法和另几种方法制备的慢波组件的散热性能曲线图，其中：a为冷弹压；b为缠钼带法；c为全焊接；d为压力扩散焊。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的电镀铜薄膜螺旋线和介质夹持杆组成的散热能力强的螺旋线慢波组件结构示意图，本发明用介质夹持杆1和电镀金属铜薄膜的螺旋线2与金属管壳3组成慢波组件。管壳3的内壁与介质夹持杆1外表面紧密接触，介质夹持杆1内表面与螺旋线2外壁表面上金属铜薄膜紧密接触，螺旋线2采用钼螺旋线或其它金属螺旋线。介质夹持杆1用氧化铝、或氧化铍、或氮化硼制成、或其它介质夹持杆1。

本发明的螺旋线慢波组件结构，具体制备方法如下：

首先，将清洗的螺旋线2放入金属铜电镀液内；将金属铜电镀在螺旋线2表面，镀膜厚度在5-10微米，其次，将具有金铜薄膜的螺旋线2和介质夹持杆1及金属管壳3固定在装架模具上，利用挤压法制成螺旋线行波管慢波组件。最后将组件装入石墨模具内，在氢气炉内950度保温10分钟。制成螺旋线行波管慢波组件。

本发明可以把慢波组件工作过程中，螺旋线2局部的热量通过介质夹持杆1迅速传递到金属管壳3，从而避免了螺旋线局部温度过高而造成螺旋线放气或烧毁。

本发明研究了镀上8微米铜膜的螺旋线与夹持杆压力扩散焊接组成的慢波组件的剖面结构，从剖面图上可看出具有金属铜薄膜的螺旋线2和介质夹持杆1焊接点清晰牢固。

本发明从实验上研究了镀上8微米铜膜的螺旋线与夹持杆压力扩散焊接组成的慢波组件的散热性能。图2给出了本发明方法和另几种方法制备的慢波组件的散热性能曲线图，其中，冷弹压法1，冷弹压后缠鉬带法2，传统覆膜焊接法3，螺旋线镀铜焊接4。结果表明镀铜膜的螺旋线组成的慢波组件的散热性能是传统冷弹压法的四倍以上，达到或超过传统覆膜焊接法制备的慢波组件的散热性能。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种螺旋线行波管慢波组件的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

步骤1：将清干净的螺旋线放入金属铜电镀液内；

步骤2：将金属铜电镀在螺旋线表面，形成具有金属铜薄膜的螺旋线；

步骤3：将镀有金属铜的螺旋线和介质夹持杆及金属管壳固定在装架模具上；

步骤4：在常温常压条件下，采用冷弹压法，将具有金属铜薄膜的螺旋线和介质夹持杆挤入金属管壳内；

步骤5：把步骤4所得物装入石墨模具内，在氢气炉内950度保温10分钟，制成螺旋线行波管慢波组件。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所示步骤2，在螺旋线表面电镀金属铜，镀膜厚度在5-10微米。