CN101447376B - Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备方法 - Google Patents

Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备方法，属于稀土难熔金属阴极材料技术领域。现有阴极材料无法满足较高的电子发射要求。本发明特征在于：使用稀土元素钇和镥作为添加元素，按任意比例掺杂到金属钼中制备阴极材料。本发明材料由Lu2O3和Y2O3两种稀土氧化物任意比例混合，该混合的稀土氧化物占发射材料总重量的20％wt，其余为钼。本发明制成稀土-钼次级电子发射材料，其次级电子发射系数高于含镧的阴极而最佳激活温度低于含镧阴极以及含铈阴极。

Description

Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备方法
技术领域
Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备属于稀土难熔金属阴极材料技术领域。
背景技术
在大功率的电子管和磁控管中，多使用钍钨(W-ThO2)阴极作为发射源。钍钨阴极的工作温度高达1800℃，脆性大，难于加工。由于钍是放射性元素，半衰期很长，因此钍钨阴极在加工、生产以及废旧品的回收处理等过程中，严重威胁人体健康和生存环境。诸多问题说明钍钨阴极不是当今理想的阴极材料，必须研制其替代产品。以前人们曾研制过含镧的稀土-钼阴极的热发射和次级发射性能[1，2]，并在部分管型中得以应用。但是该种镧-钼阴极的电子发射能力不能满足一些要求高阴极发射能力的电子管和磁控管的使用要求，从而限制了其应用范围。其后，又研制出含稀土元素铈和钇的稀土-钼电子发射材料[3]。该种阴极具有较高的电子发射能力，但是存在激活温度偏高的问题。这使得阴极在磁控管中使用时起振困难，不便于实际应用。另外，该阴极的稀土添加量达到30wt％，使得以及的脆性提高，不便于后续加工。因此，仍需研制、改进稀土-钼电子发射材料。
[1]为王金淑，周美玲，张久兴等，La2O3-Mo阴极表面碳化层作用机理研究，金属学报，11(2000)1205-1208。
[2]为王金淑，刘娟，周美玲等，La2O3，Y2O3-Mo次级发射材料研究，中国稀土学报，1(2003)23-26。
[3]为王金淑，刘伟，周美玲等，含铈的稀土-钼电子发射材料及其制备方法(发明专利，申请号：200510077234.7)
发明内容
本发明提供一利Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料及其制备方法。本发明采用稀土元素镥作为添加物质，总添加量为20wt％，改善了材料机加工性能。所获得的阴极材料具有较高的二次电子发射系数，而最佳激活温度仅为900℃，较含铈阴极大幅降低。
本发明材料由Lu2O3和Y2O3两种稀土氧化物任意比例混合，该混合的稀土氧化物占发射材料总重量的20％wt，其余为钼。
本发明的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸钇，硝酸镥按制成阴极后总含量20％wt，按任意比例分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液，称取相应量的三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在80-100℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发；
(2)将蒸发后所得粉末在500-550℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素；
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原，还原分两步进行，第一步还原温度为500-550℃，保温2-4小时，第二步还原温度为900-950℃，保温2-4小时，还原的粉末经压制、烧结以及切削等工艺加工成阴极。
该种稀土-钼次级电子发射材料在总稀土含量较低的情况下(20％，质量分数)具有较高的二次电子发射系数，且含镥阴极最大次级发射系数对应的最佳激活温度较低(900℃)。
本发明的优点在于：
1、本发明采用稀土元素镥和钇作为添加物质，总添加量为20wt％，稀土元素添加量低于含铈的阴极(30wt％)，改善了材料机加工性能。
2、材料具有较高的二次电子发射系数，而最佳激活温度仅为900℃。
附图说明：
图1、20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo(Lu2O3∶Y2O3＝1∶3，质量比)材料的(实施例1)二次电子发射性能曲线。(500℃分解，500℃一次还原，900℃二次还原)
图2、20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo(Lu2O3∶Y2O3＝1∶3，质量比)材料的(实施例2)二次电子发射性能曲线。(550℃分解，550℃一次还原，950℃二次还原)
图3、20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo(Lu2O3∶Y2O3＝1∶1，质量比)材料的(实施例3)二次电子发射性能曲线。(520℃分解，520℃一次还原，920℃二次还原)
图4、20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo(Lu2O3∶Y2O3＝1∶1，质量比)材料的(实施例4)二次电子发射性能曲线。(500℃分解，550℃一次还原，950℃二次还原)
图5、20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo(Lu2O3∶Y2O3＝3∶1，质量比)材料的(实施例5)二次电子发射性能曲线。(550℃分解，550℃一次还原，950℃二次还原)
具体实施方式
实施例1
(1)将48.4934克硝酸钇，10.4301克硝酸镥分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液，称取120.0235克三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在80℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发。
(2)将蒸发后所得粉末在500℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素。
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原。还原分两步进行，首先在500℃保温时间2小时，再将温度升至900℃保温2小时，之后随炉冷却。还原后的粉末经过压制、烧结制成稀土-钼次级电子发射材料胚体。胚体经机加工制成Φ10*1mm的稀土钼片，然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、加热用金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土-钼阴极实验装置。测定经过高温激活处理后在600℃下测试次级发射系数，见表1，图1。
实施例2
(1)将48.4934克硝酸钇，10.4301克硝酸镥分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液。称取120.0235克三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在90℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发。
(2)将蒸发后所得粉末在550℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素。
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原。还原分两步进行，首先在550℃保温时间4小时，再将温度升至950℃保温4小时，之后随炉冷却。还原后的粉末经过压制、烧结制成稀土-钼次级电子发射材料胚体。胚体经机加工制成Φ10*1mm的稀土钼片，然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、加热用金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土-钼阴极实验装置。测定经过高温激活处理后在600℃下测试次级发射系数，见表2，图2。
实施例3
(1)将32.3289克硝酸钇，20.8602克硝酸镥分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液。称取120.0235克三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在100℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发。
(2)将蒸发后所得粉末在520℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素。
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原。还原分两步进行，首先在520℃保温时间3小时，再将温度升至920℃保温3小时，之后随炉冷却。还原后的粉末经过压制、烧结制成稀土-钼次级电子发射材料胚体。胚体经机加工制成Φ10*1mm的稀土钼片，然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、加热用金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼阴极实验装置。测定经过高温激活处理后在600℃下测试次级发射系数，见表3，图3。
实施例4
(1)将32.3289克硝酸钇，20.8602克硝酸镥分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液。称取120.0235克三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在100℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发。
(2)将蒸发后所得粉末在500℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素。
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原。还原分两步进行，首先在550℃保温时间2小时，再将温度升至950℃保温4小时，之后随炉冷却。还原后的粉末经过压制、烧结制成稀土-钼次级电子发射材料胚体。胚体经机加工制成Ф10*1mm的稀土钼片，然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、加热用金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼阴极实验装置。测定经过高温激活处理后在600℃下测试次级发射系数，见表4，图4。
实施例5
(1)将16.1645克硝酸钇，31.2903克硝酸镥分别溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液。称取120.0235克三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在100℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发。
(2)将蒸发后所得粉末在550℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素。
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原。还原分两步进行，首先在550℃保温时间3小时，再将温度升至950℃保温2小时，之后随炉冷却。还原后的粉末经过压制、烧结制成稀土-钼次级电子发射材料胚体。胚体经机加工制成Φ10*1mm的稀土钼片，然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、加热用金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼阴极实验装置。测定高温激活处理后在600℃下测试次级发射系数，见表5，图5。
Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的最大次级发射系数的比较见表6。Lu2O3-Y2O3-Mo阴极与含镧30wt％(La2O3-Y2O3)-Mo阴极的比较数据见表7。从表7中可以看出，含镥的20wt％(Lu2O3-Y2O3)-Mo阴极的二次电子发射能力强于含镧的30wt％(La2O3-Y2O3)-Mo阴极，且Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的最大次级发射系数对应的最佳激活温度低于含镧阴极。从表8中可以看出，当激活温度降低到900℃时，在相同的测试条件下，Lu2O3-Y2O3-Mo材料的次级电子发射系数(4.616)优于Ce2O3-Y2O3-Mo的次级电子发射系数(4.51)，而含镥的材料中稀土氧化物总含量为20wt％，比含铈的电子发射材料中的稀土氧化物含量低(30wt％)。
由表6可知，Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料中Lu2O3与Y2O3的质量比为1∶1时，最佳激活温度仅为900℃，二次电子发射系数达到4.616。在该激活温度下，其二次电子发射性能优于含铈的电子发射材料(表8)。与镧钼阴极相比，发射性能大幅提升而激活温度大幅下降(表7)。
表1实施例1Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能
  激活温度(℃)   次级发射系数
  900   2.809
  1000   2.323
  1100   2.319
  1200   2.947
  1300   2.557
  1400   2.254
表2实施例2Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能
  激活温度(℃)   次级发射系数
  900   2.187
  1000   2.222
  1100   2.663
  1200   2.701
  激活温度(℃)   次级发射系数
  1300   2.482
  1400   2.241
表3实施例3Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能
  激活温度(℃)   次级发射系数
  900   4.616
  1000   2.415
  1100   2.396
  1200   2.694
  1300   2.663
  1400   2.488
表4实施例4Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能
  激活温度(℃)   次级发射系数
  900   2.465
  1000   2.417
  1100   4.047
  1200   3.112
  1300   2.320
  1400   2.553
表5实施例5Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能
  激活温度(℃)   次级发射系数
  900   3.065
  激活温度(℃)   次级发射系数
  1000   2.991
  1100   2.874
  1200   2.608
  1300   2.664
  1400   2.668
表6Lu2O3-Y2O3-Mo阴极的次级发射性能比较
  阴极种类   最佳激活温度(℃)   最大次级发射系数
  实施例1   1200   2.947
  实施例2   1200   2.701
  实施例3   900   4.616
  实施例4   1100   4.047
  实施例5   900   3.065
表7含镧的La2O3-Y2O3-Mo和含镥的Lu2O3-Y2O3-Mo(实施例3)阴极在不同激活温度下的次级发射系数比较
激活温度(℃)  含镧的La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Mo次级发射系数  实施例3的次级发射系数
  900  1.65  4.616
  1000  1.71  2.415
  1100  1.88  2.396
  1200  2.13  2.694
  1300  2.37  2.663
激活温度(℃)  含镧的La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Mo次级发射系数  实施例3的次级发射系数
  1400  2.51  2.488
表8含铈的Ce2O3-Y2O3-Mo和含镥的Lu2O3-Y2O3-Mo(实施例3)阴极在不同激活温度下的次级发射系数比较
激活温度(℃)  含铈的Ce<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Mo的次级发射系数  实施例3的次级发射系数
  900  4.51  4.616

Claims (2)

1.一种Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料，其特征在于：由Lu2O3和Y2O3两种稀土氧化物任意比例混合，该混合的稀土氧化物占发射材料总重量的20％wt，其余为钼。
2.一种Y2O3-Lu2O3体系复合稀土-钼电子发射材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硝酸钇，硝酸镥按制成该电子发射材料后Lu2O3和Y2O3的含量为制成该电子发射材料后总含量的20％wt称取，硝酸钇和硝酸镥之间比例为任意比例，分别将硝酸钇，硝酸镥溶于无水乙醇中，待完全溶解后过滤溶液，称取相应量的三氧化钼粉末与过滤后的硝酸盐溶液混合，并在80-100℃水浴中加热，不断搅拌至液体完全蒸发；
(2)将蒸发后所得粉末在500-550℃，空气气氛下进行分解，直至硝酸盐完全被分解，完全除去粉末中的N元素；
(3)对粉末进行破碎，过筛，然后将粉末在氢气气氛下进行还原，还原分两步进行，首先在500-550℃保温2-4小时，再将温度升至900-950℃保温2-4小时，还原的粉末经压制、烧结以及切削工艺加工成阴极。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103700557B (zh) * 2013-12-24 2016-03-30 北京工业大学 一种碳化稀土氧化镥掺杂钼阴极材料及其制备方法
CN105903976B (zh) * 2016-04-28 2018-05-18 金堆城钼业股份有限公司 一种钼合金的掺杂方法
CN106206216B (zh) * 2016-08-26 2018-04-17 北京工业大学 碳化La2O3与Lu2O3复合掺杂Mo阴极材料及其制备方法
CN109585239B (zh) * 2018-11-06 2020-10-27 西安交通大学 一种低二次电子产额的Mo电极表面处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041870C (zh) * 1989-04-28 1999-01-27 皇家菲利浦电子有限公司 氧化物阴极
CN1395737A (zh) * 2000-09-19 2003-02-05 皇家菲利浦电子有限公司 包括氧化物阴极的阴极射线管

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041870C (zh) * 1989-04-28 1999-01-27 皇家菲利浦电子有限公司 氧化物阴极
CN1395737A (zh) * 2000-09-19 2003-02-05 皇家菲利浦电子有限公司 包括氧化物阴极的阴极射线管

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