CN104505321A - 一种多注阴极灯丝刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多注阴极灯丝刻蚀方法，将待刻蚀灯丝依次进行刻蚀处理、酸液残余冲洗并抽检处理、中和处理、碱液残余冲洗、脱水处理和干燥处理并保存，可得到刻蚀质量优异的多注阴极灯丝。有益效果是：采用本发明刻蚀方法所得到的多注阴极灯丝表面质量好，表面光亮无明显缺陷，避免了钨铼合金丝材料的分层现象；同时内外表面一致性好，达到内外均匀；刻蚀方法的整体工艺稳定性高，能将待刻蚀灯丝工作圈内的芯杆刻蚀干净、准确，从而得到高质量的多注阴极灯丝；而且高质量的多注阴极灯丝经去胶、灌封烧结后，不仅增加灯丝组件的通断次数，提高灌注物绝缘性能，延长阴极寿命，更好地满足行波管阴极的使用要求。

Description

一种多注阴极灯丝刻蚀方法

技术领域

本发明涉及一种多注阴极灯丝刻蚀方法，属于微波真空电子器件领域，具体属于行波管的阴极制造领域。

背景技术

与传统的单注行波管相比，多注行波管最主要的优点就在于体积小、重量轻、工作电压更低，为此增大整管输出功率必须依靠提高与之匹配的多注阴极发射电流。在设计多注阴极时，需要充分考虑到耐离子轰击、耐高压、耐中毒、耐振动、耐冲击、抗打火、发射能力以及寿命长等诸多因素。

多注阴极结构是由阴极基体、灯丝组件和热屏三部分组成，灯丝组件是加热体，它担负着对阴极加热，并使其达到工作温度的任务。实践表明：灯丝组件的损坏是影响行波管寿命的主要原因之一，而有三分之一以上是由于灯丝组件的缺陷引起的，因此如何提高灯丝组件的质量是阴极制作过程的关键。

灯丝组件由钨铼丝通过绝缘粉料灌注在钼筒内而成，在灌封烧结前，需要将钨铼丝中工作圈内的芯杆(钼丝)刻蚀掉，使钨铼丝形成弹簧状，灯丝腿及转弯处通过清漆涂覆保护起来，避免在刻蚀时刻蚀溶液腐蚀灯丝腿和转弯处的钼丝芯杆。

随着多注行波管向高电流密度和长寿命的发展，传统灯丝刻蚀后的钨铼合金材料做成的灯丝组件出现分层、绝缘性差、通断次数少等缺点，为了弥补这些缺点，对多注阴极灯丝刻蚀方法进行改进，从而刻蚀出高质量的灯丝是极其有益之举。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种多注阴极灯丝刻蚀方法，可弥补传统灯丝刻蚀存在的诸多缺点，不仅增加灯丝组件的通断次数，提高灌注物绝缘性能，而且可避免钨铼合金丝材料分层现象，更好满足多注行波管发展的需求，极具有产业上的利用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多注阴极灯丝刻蚀方法，包括以下步骤：

步骤1：配制用于刻蚀反应的刻蚀溶液；

步骤2：配制用于中和处理的碱性溶液；

步骤3：将待刻蚀灯丝浸泡在步骤1所配制的刻蚀溶液中进行刻蚀处理；

步骤4：对经步骤3的已刻蚀灯丝进行刻蚀溶液残余的冲洗；

对冲洗后的已刻蚀灯丝进行抽检处理，如果抽检合格则进入步骤5，如果抽检不合格则返回步骤3；

对经返回步骤3的已刻蚀灯丝在煮沸的蒸馏水中进行刻蚀溶液残余的清洗，清洗完毕后进入步骤5；

步骤5：将经步骤4的已刻蚀灯丝浸没在步骤2所配制的碱性溶液中进行中和处理；

步骤6：对经步骤5的已中和灯丝用大量的蒸馏水进行碱性溶液残余的冲洗；

并对冲洗过的冲洗水进行PH值检测，如果PH值大于7则继续冲洗，直到PH值在7以下则进入步骤7；

步骤7：将经步骤6的已冲洗灯丝进行脱水处理；

步骤8：将经步骤7的已脱水灯丝进行干燥处理，后将已干燥灯丝进行保存。

本发明进一步设置为，所述步骤1的刻蚀溶液按下列成分配制：

硫酸：1～2kg/L；

硝酸：2～3kg/L。

本发明更进一步设置为，所述步骤2的碱性溶液按下列成分配制：氨水：40～60g/L。

本发明更进一步设置为，所述步骤3的刻蚀处理依次包括步骤：

步骤3-1：将准备好的涂覆过清漆的待刻蚀灯丝放入空的烧杯一中；

步骤3-2：将步骤1所配制的刻蚀溶液倒入烧杯一，刻蚀溶液完全浸没待刻蚀灯丝；

步骤3-3：等待浸泡在刻蚀溶液中的待刻蚀灯丝不再有气泡急剧析出，判定刻蚀处理已经完成，即可取出已刻蚀灯丝。

本发明更进一步设置为：所述步骤4的刻蚀溶液残余的冲洗是用流动的自来水进行冲洗，冲洗时间为3～5分钟。

本发明更进一步设置为：所述步骤4的抽检处理是将冲洗后的已刻蚀灯丝放置在显微镜下、放大10～15倍，对抽取到的已刻蚀灯丝、检查需要刻蚀掉的部位内是否存有钼的残余物；

所述步骤4的刻蚀溶液残余的清洗所用煮沸的蒸馏水不少于0.5L，煮沸时间持续30分钟。

本发明更进一步设置为：所述步骤5的中和处理具体是，将步骤2所配制的碱性溶液倒入空的烧杯二，再将经步骤4的已刻蚀灯丝完全浸没在烧杯二的碱性溶液中，并用玻璃棒不停地搅拌烧杯二中的已刻蚀灯丝，中和时间保持在5～7分钟。

本发明更进一步设置为：所述步骤7的脱水处理是将经步骤6的已冲洗灯丝浸没在丙酮溶液中进行脱水。

本发明更进一步设置为：所述步骤8的干燥处理是将装有已脱水灯丝的烧杯三放入烘箱中加热干燥，干燥时间为30～40分钟，干燥温度为100±10℃；所述步骤8的保存是将已干燥灯丝转移到干燥瓶中、盖好瓶盖进行保存。

本发明提供的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，将待刻蚀灯丝依次进行刻蚀处理、酸液残余冲洗并抽检处理、中和处理、碱液残余冲洗、脱水处理和干燥处理并保存，可得到刻蚀质量优异的多注阴极灯丝。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、采用本发明刻蚀方法所得到的多注阴极灯丝表面质量好，表面光亮无明显缺陷，避免了钨铼合金丝材料的分层现象；同时内外表面一致性好，达到内外均匀。

2、刻蚀方法的整体工艺稳定性高，能将待刻蚀灯丝工作圈内的芯杆刻蚀干净、准确，从而得到高质量的多注阴极灯丝；而且高质量的多注阴极灯丝经去胶、灌封烧结后，不仅增加灯丝组件的通断次数，提高灌注物绝缘性能，延长阴极寿命，更好地满足行波管阴极的使用要求。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一种多注阴极灯丝刻蚀方法中刻蚀处理的原理示意图；

图2为经本发明刻蚀方法得到的多注阴极灯丝的正视的结构示意图；

图3为经本发明刻蚀方法得到的多注阴极灯丝的俯视的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明提供的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，是将涂覆清漆的“S”型灯丝——就是待刻蚀灯丝3放入刻蚀溶液2中进行刻蚀，使得“S”型灯丝中钼丝芯杆与刻蚀溶液充分接触，发生化学反应，如图1所示；在“S”型灯丝工作圈中钼丝芯杆完全溶解在溶液中之后，则会形成中空“S”型灯丝，就像弹簧形态，如图2和图3所示。这种弹簧状的中空“S”型灯丝是灯丝组件工作时的电子流经路径，电流在灯丝电阻作用下产生热量，而作为阴极自由钡迁移的热源动力。

但是已刻蚀灯丝会有刻蚀溶液残余，需要将刻蚀溶液残余冲洗掉；而将附着较牢的刻蚀溶液残余与碱性溶液进行中和处理，中和反应后彻底清除刻蚀溶液残余，防止灯丝受到腐蚀而增加灯丝冷阻、改变灯丝组件功率、降低灯丝组件的合格率；对已中和灯丝要用在大量的蒸馏水下冲掉碱性溶液残余，防止碱性溶液进入到后序的灌封烧结工序中而降低灌封物的绝缘性、引起灯丝击穿现象、形成短路或断路，进而影响阴极寿命；再将已冲洗灯丝放入丙酮中进行脱水处理，防止钨铼合金丝在高温条件下发生水化反应，避免灯丝结瘤、分层，增加灯丝工作的稳定性；最后将已脱水灯丝放入烘箱中加热干燥，进一步去除水蒸气，同时软化清漆，增大下一步清漆溶解速度，提高灯丝合格率。

本发明多注阴极灯丝刻蚀方法的步骤具体包括：

步骤1：按下列成分配制用于刻蚀反应的刻蚀溶液：

硫酸：1～2kg/L；

硝酸：2～3kg/L。

所述的刻蚀溶液优选为按下列成分配制：

硫酸：1.5kg/L；

硝酸：2.5kg/L。

步骤2：按下列成分配制用于中和处理的碱性溶液：

氨水：40～60g/L。

所述的碱性溶液优选为按下列成分配制：

氨水：50g/L。

步骤3：将待刻蚀灯丝3浸泡在步骤1所配制的刻蚀溶液2中进行刻蚀处理，如图1所示，依次包括步骤：

步骤3-1：将准备好的涂覆过清漆的待刻蚀灯丝3放入空的烧杯一1中；

步骤3-2：将步骤1所配制的刻蚀溶液2倒入烧杯一1，刻蚀溶液2完全浸没待刻蚀灯丝3；

步骤3-3：等待浸泡在刻蚀溶液2中的待刻蚀灯丝3不再有气泡急剧析出，判定刻蚀处理已经完成，即可取出已刻蚀灯丝。

步骤4：对经步骤3的已刻蚀灯丝用流动的自来水进行刻蚀溶液残余的冲洗，冲洗时间为3～5分钟；

对冲洗后的已刻蚀灯丝进行抽检处理，具体是将冲洗后的已刻蚀灯丝放置在显微镜下、放大10～15倍，对抽取到的已刻蚀灯丝、检查需要刻蚀掉的部位内是否存有钼的残余物；如果抽检合格则进入步骤5，如果抽检不合格则返回步骤3；

而对经返回步骤3的已刻蚀灯丝需在煮沸的蒸馏水中进行刻蚀溶液残余的清洗，所用煮沸的蒸馏水不少于0.5L，煮沸时间持续30分钟，清洗完毕后方可进入步骤5。

步骤5：将经步骤4的已刻蚀灯丝浸没在步骤2所配制的碱性溶液中进行中和处理，具体是将步骤2所配制的碱性溶液倒入空的烧杯二，再将经步骤4的已刻蚀灯丝完全浸没在烧杯二的碱性溶液中，并用玻璃棒不停地搅拌烧杯二中的已刻蚀灯丝，中和时间保持在5～7分钟。

步骤6：对经步骤5的已中和灯丝用大量的蒸馏水进行碱性溶液残余的冲洗；

并对冲洗过的冲洗水进行PH值检测，如果PH值大于7则继续冲洗，直到PH值在7以下则进入步骤7。

步骤7：将经步骤6的已冲洗灯丝浸没在丙酮溶液中进行脱水处理。

步骤8：将经步骤7的已脱水灯丝装入烧杯三放入烘箱中进行加热干燥处理，干燥时间为30～40分钟，干燥温度为100±10℃；后将已干燥灯丝转移到干燥瓶中、盖好瓶盖进行保存。

上述不同的步骤操作中，需要注意的是，对使用后的刻蚀溶液、碱性溶液等需要进行有效有序回收。

采用本发明刻蚀方法所得到的多注阴极灯丝具有质量好、均匀性好、一致性好、工艺稳定性高等优点；而且高质量的多注阴极灯丝经去胶、灌封烧结后，应用到Ku波段的机载多注行波管中，其通断次数从5000次提高到25000次，阴极寿命达20000小时以上，所以不仅可增加灯丝组件的通断次数，提高灌注物绝缘性能，还延长了阴极寿命，能很好地满足行波管阴极的使用要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：配制用于刻蚀反应的刻蚀溶液；

步骤2：配制用于中和处理的碱性溶液；

步骤3：将待刻蚀灯丝浸泡在步骤1所配制的刻蚀溶液中进行刻蚀处理；

步骤4：对经步骤3的已刻蚀灯丝进行刻蚀溶液残余的冲洗；

对冲洗后的已刻蚀灯丝进行抽检处理，如果抽检合格则进入步骤5，如果抽检不合格则返回步骤3；

对经返回步骤3的已刻蚀灯丝在煮沸的蒸馏水中进行刻蚀溶液残余的清洗，清洗完毕后进入步骤5；

步骤5：将经步骤4的已刻蚀灯丝浸没在步骤2所配制的碱性溶液中进行中和处理；

步骤6：对经步骤5的已中和灯丝用大量的蒸馏水进行碱性溶液残余的冲洗；

并对冲洗过的冲洗水进行PH值检测，如果PH值大于7则继续冲洗，直到PH值在7以下则进入步骤7；

步骤7：将经步骤6的已冲洗灯丝进行脱水处理；

步骤8：将经步骤7的已脱水灯丝进行干燥处理，后将已干燥灯丝进行保存。

2.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于，所述步骤1的刻蚀溶液按下列成分配制：

硫酸：1～2kg/L；

硝酸：2～3kg/L。

3.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于，所述步骤2的碱性溶液按下列成分配制：

氨水：40～60g/L。

4.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于，所述步骤3的刻蚀处理依次包括步骤：

步骤3-1：将准备好的涂覆过清漆的待刻蚀灯丝放入空的烧杯一中；

步骤3-2：将步骤1所配制的刻蚀溶液倒入烧杯一，刻蚀溶液完全浸没待刻蚀灯丝；

步骤3-3：等待浸泡在刻蚀溶液中的待刻蚀灯丝不再有气泡急剧析出，判定刻蚀处理已经完成，即可取出已刻蚀灯丝。

5.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于：所述步骤4的刻蚀溶液残余的冲洗是用流动的自来水进行冲洗，冲洗时间为3～5分钟。

6.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于：所述步骤4的抽检处理是将冲洗后的已刻蚀灯丝放置在显微镜下、放大10～15倍，对抽取到的已刻蚀灯丝、检查需要刻蚀掉的部位内是否存有钼的残余物；

所述步骤4的刻蚀溶液残余的清洗所用煮沸的蒸馏水不少于0.5L，煮沸时间持续30分钟。

7.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于：所述步骤5的中和处理具体是，将步骤2所配制的碱性溶液倒入空的烧杯二，再将经步骤4的已刻蚀灯丝完全浸没在烧杯二的碱性溶液中，并用玻璃棒不停地搅拌烧杯二中的已刻蚀灯丝，中和时间保持在5～7分钟。

8.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于：所述步骤7的脱水处理是将经步骤6的已冲洗灯丝浸没在丙酮溶液中进行脱水。

9.根据权利要求1所述的一种多注阴极灯丝刻蚀方法，其特征在于：所述步骤8的干燥处理是将装有已脱水灯丝的烧杯三放入烘箱中加热干燥，干燥时间为30～40分钟，干燥温度为100±10℃；所述步骤8的保存是将已干燥灯丝转移到干燥瓶中、盖好瓶盖进行保存。