CN103143801A - 空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法，涉及电真空器件技术，包括：步骤1、依据需要制备保护筒，备用；步骤2、清除空间行波管收集极外表面表面污渍；步骤3、安装保护筒及收集极引线柱保护罩；步骤4、将保护筒及空间行波管放入镀膜炉镀膜。在镀膜过程中，保护筒及空间行波管在镀膜炉内缓慢旋转，蒸镀≥2小时后，停止溅射；步骤5、随炉冷却后，取出空间行波管，完成表面处理。本发明方法在不影响行波管整管性能的情况下，在行波管整管收集极外表面施镀纯铜膜，处理技术简单、易于操作，解决了空间行波管收集极表面被污染、氧化后难以实现辐射散热器与其良好钎焊连接的问题。

Description

空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法

技术领域

本发明涉及电真空器件技术领域，特别是一种空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的收集极表面处理方法。

背景技术

空间行波管是广泛应用于通信卫星、侦察卫星、导航卫星、资源卫星、气象卫星、海洋卫星以及载人航天与探月工程的转发器、数据传输系统、雷达与电子对抗发射机等的末级功率放大器的核心部件。对于通信卫星和导航卫星来说，星上用的空间行波管数量很大，它们产生的废热不能直接排散到卫星舱内，否则会引起星上设备的温度升高，影响它们的正常工作。为确保星上所有设备能够长时间正常工作，必须将行波管产生的废热排散到宇宙空间中去。为此，几乎所有通信卫星用空间行波管全部采用了辐射散热器。通过在空间行波管收集极上安装辐射散热器，直接将行波管产生的大量废热辐射到深空中去，从而显著减少行波管传递给卫星的热量。

为了使辐射散热器能够稳定可靠地工作，通常将辐射散热器与空间行波管收集极通过低温钎焊连接在一起[袁广江，刘濮鲲，张晓林，邓峰。辐射散热器与空间行波管收集极钎焊连接专用系统。专利申请号：201110101382.3专利申请日：2011.4.22]。

为了节约成本和提高成品率，辐射散热器一般选择在空间行波管已经过充分热测，电性能检验合格后进行。参见图1，行波管已经过高温烘烤排气(一般在450-550℃之间)、安装磁钢、打冷高压、热测调节等工序后，收集极4表面除了脏污外，由于在高温烘烤、热测调节过程中，收集极4部位温度比较高，也导致收集极4外表面材料(无氧铜、蒙乃尔、可伐等材料之一)在表面生成了氧化膜。在低温钎焊过程中，焊料在污渍和氧化膜上的润湿性能很差，从而使得获得辐射散热器与行波管之间可靠的钎焊连接成为不可能。

对于收集极4表面的污渍，我们可以使用丙酮擦拭的办法去除。而对于收集极4表面的金属氧化膜，我们不能使用常规的酸洗办法去除。因为现在的收集极4已经和行波管的其它部件一起形成了整管，如图1所示，包括很多焊缝，存在很多沟槽结构，如果使用酸洗，在某些部位一旦酸液没有彻底清洗干净，残余的酸液将会腐蚀管体，带来隐患。空间行波管设计寿命一般在15年以上，存在这样的隐患是绝不允许的。

发明内容

本发明的目的是提出一种空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法，可对空间行波管收集极外表面处理，很好地解决了收集极表面被污染的问题，为生产高可靠性的辐冷型空间行波管奠定了坚实基础。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法，其包括：

步骤1、依据行波管外观尺寸制备保护筒d、保护筒上盖b、收集极引线柱保护罩a，备用；

步骤2、空间行波管经过充分热测，电性能检验合格后，将空间行波管的收集极4外表面使用丙酮擦拭，清除表面污渍；

步骤3、在收集极4与行波管磁路6的相接处，用保护筒上盖b卡于行波管磁路6的外圆，将行波管夹固；同时，将收集极引线柱保护罩a盖在行波管收集极4端部，把收集极引线柱3罩于其中；

步骤4、将保护筒上盖b以下的空间行波管部分，顺保护筒d的中心线放入保护筒d内，并以保护筒上盖b套于保护筒d上口，将空间行波管固定住；

步骤5、将保护筒d及空间行波管放入多弧离子镀膜炉c内，在6×10^-2Pa氩气气氛中，温度小于200℃，通过溅射靶e将纯铜蒸镀到行波管收集极4外表面；

步骤6、镀膜过程中，保护筒d及空间行波管一起在镀膜炉c内缓慢旋转，蒸镀≥2小时后，停止溅射；

步骤7、随炉冷却到室温后，取出空间行波管，完成收集极4与辐射散热器低温钎焊前的表面处理操作。

所述的表面处理方法，其所述步骤1中的制备，保护筒d内壁与行波管之间的最小间距大于20mm，收集极引线柱保护罩a与收集极4外圆周紧滑配，收集极引线柱保护罩a与收集极4外圆周轴向配合长度小于2mm，收集极引线柱保护罩a外直径大于收集极4外直径1-2mm。

所述的表面处理方法，其所述收集极引线柱保护罩a、保护筒上盖b、保护筒d，采用无磁不锈钢材料制作；其保护筒上盖b为分体结构，由两个半圆片状物对接拼成圆盖，衔接处设有台阶相互重叠；

圆盖周缘有垂直向下的凸壁，凸壁的内径与保护筒d外径相适配，圆盖中心有通孔，通孔内径与行波管磁路6的外径相适配；

保护筒d比空间行波管的长度长30mm以上。

所述的表面处理方法，其所述无磁不锈钢材料，为1Cr18Ni9Ti、304、Cr16Ni14其中的一种。

所述的表面处理方法，其所述步骤6中缓慢旋转，转速为＜1转/分钟。

所述的表面处理方法，其所述步骤6中蒸镀≥2小时，是收集极4外表面纯铜膜厚度为2-3μm时。

本发明方法在行波管整管收集极外表面施镀纯铜膜，其优点在于：1、在低温钎焊过程中，经处理过的收集极表面可以和使用的焊料很好地润湿；2、收集极表面处理过程不会对空间行波管性能造成影响；3、该处理技术简便易行，易于操作。

附图说明

图1为空间行波管整体结构示意图；

图2为本发明空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法中对收集极表面镀膜处理示意图；

图3a为本发明空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法中使用的保护筒上盖b分体结构示意图；

图3b为图3a中保护筒上盖b由左右两部分拼合成整体结构示意图，中间存在重叠搭接部分；

图4为本发明空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法流程图。

具体实施方式

图1为空间行波管整体结构示意图，其中：行波管输入结构1；行波管输出结构2；收集极引线柱3；行波管收集极4；行波管螺旋线部分5；行波管磁路6；行波管电子枪7；钛泵8。

如图2所示为收集极4外表面镀膜处理示意图，其中：收集极引线柱保护罩a；保护筒上盖b；多弧离子镀膜炉c；保护筒体d；溅射靶e。

本发明方法使用的保护筒，由保护筒上盖b、保护筒体d组成，保护筒上盖b和保护筒体d采用金属材料制作。保护筒上盖b的结构如图3a、图3b所示，保护筒上盖b为分体结构，由两个半圆片状物弦部对接拼成圆盖，圆盖周缘有垂直向下的凸壁，凸壁的内径与圆筒状保护筒体d外径相适配，圆盖中心有通孔，通孔内径与行波管磁路6的外径相适配。保护筒d比空间行波管的长度长30mm以上。保护筒上盖b的两个半圆片状物的衔接弦部设有台阶相互重叠，以加强密封。

本发明的空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法流程，如图4所示。空间行波管经过充分热测，电性能检验合格后，首先将空间行波管的收集极4外表面使用丙酮进行擦拭，清除表面污渍。之后，在收集极4下端与行波管磁路6的相接处，将保护筒上盖b的两个半圆片从两侧平行卡于行波管磁路6的外圆，用中心通孔将行波管夹固。同时将收集极引线柱保护罩a盖在行波管收集极4上端部，把收集极引线柱3罩于其中，防止收集极引线柱3被镀膜，降低了绝缘性。

再将空间行波管除了收集极引线柱3和行波管收集极4两部分外的其他部分放在圆筒状保护筒体d内，以保护筒上盖b套于保护筒体d上口，将空间行波管固定住。安装好后，将保护筒及空间行波管放入多弧离子镀膜炉c内。在6×10^-2Pa氩气气氛，温度不高于200℃，通过溅射靶e将纯铜蒸镀到行波管收集极4外表面，实现行波管收集极4外表面的镀铜处理。纯铜膜厚度为2-3μm。在镀膜过程中，保护筒d连同空间行波管一起在镀膜炉c内缓慢旋转(＜1转/分钟)，这样可以使行波管收集极4外表面所镀的铜膜尽可能均匀。

本发明方法利用保护筒上盖b左右两部分拼合固定，既可以稳定固定空间行波管在保护筒体d上，又可以有效防止溅射镀膜过程中产生的金属铜蒸汽散落到行波管其它部位，特别是行波管输出结构2上，造成行波管输出结构2性能变差。

通过溅射靶e将纯铜蒸镀到收集极4外表面，蒸镀2小时后，停止溅射，随炉冷却到室温后取出，即完成空间行波管的收集极4与辐射散热器低温钎焊前的表面处理操作。

本发明的空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法，具体包括：步骤1、依据需要制备保护筒，备用；步骤2、清除空间行波管收集极外表面表面污渍；步骤3、安装保护筒及收集极引线柱保护罩；步骤4、将保护筒及空间行波管放入镀膜炉镀膜。在镀膜过程中，保护筒及空间行波管在镀膜炉内缓慢旋转，蒸镀≥2小时后，停止溅射；步骤5、随炉冷却后，取出空间行波管，完成表面处理。

Claims (6)

1.一种空间行波管收集极与辐射散热器钎焊前的表面处理方法，其特征在于，包括：

步骤1、依据行波管外观尺寸制备保护筒d、保护筒上盖b、收集极引线柱保护罩a，备用；

步骤2、空间行波管经过充分热测，电性能检验合格后，将空间行波管的收集极(4)外表面使用丙酮擦拭，清除表面污渍；

步骤3、在收集极(4)与行波管磁路(6)的相接处，用保护筒上盖b卡于行波管磁路(6)的外圆，将行波管夹固；同时，将收集极引线柱保护罩a盖在行波管收集极(4)端部，把收集极引线柱(3)罩于其中；

步骤4、将保护筒上盖b以下的空间行波管部分，顺保护筒d的中心线放入保护筒d内，并以保护筒上盖b套于保护筒d上口，将空间行波管固定住；

步骤5、将保护筒d及空间行波管放入多弧离子镀膜炉c内，在6×10^-2Pa氩气气氛中，温度小于200℃，通过溅射靶e将纯铜蒸镀到行波管收集极(4)外表面；

步骤6、镀膜过程中，保护筒d及空间行波管一起在镀膜炉c内缓慢旋转，蒸镀≥2小时后，停止溅射；

步骤7、随炉冷却到室温后，取出空间行波管，完成收集极(4)与辐射散热器低温钎焊前的表面处理操作。

2.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述步骤1中的制备，保护筒d内壁与行波管之间的最小间距大于20mm，收集极引线柱保护罩a与收集极(4)外圆周紧滑配，收集极引线柱保护罩a与收集极(4)外圆周轴向配合长度小于2mm，收集极引线柱保护罩a外直径大于收集极(4)外直径1-2mm。

3.如权利要求1或2所述的表面处理方法，其特征在于，所述收集极引线柱保护罩a、保护筒上盖b、保护筒d，采用无磁不锈钢材料制作；其保护筒上盖b为分体结构，由两个半圆片状物对接拼成圆盖，衔接处设有台阶相互重叠；

圆盖周缘有垂直向下的凸壁，凸壁的内径与保护筒d外径相适配，圆盖中心有通孔，通孔内径与行波管磁路(6)的外径相适配；

保护筒d比空间行波管的长度长30mm以上。

4.如权利要求3所述的表面处理方法，其特征在于，所述无磁不锈钢材料，为1Cr18Ni9Ti、304、Cr16Ni14其中的一种。

5.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述步骤6中缓慢旋转，转速为＜1转/分钟。

6.如权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述步骤6中蒸镀≥2小时，是收集极(4)外表面纯铜膜厚度为2-3μm时。

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