CN104505322A - 一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法，该装置包括第一线盘、氢炉以及第二线盘，所述氢炉上设有加热通道，所述第一线盘上缠绕有钨铼丝，所述第二线盘上缠绕有钼丝，所述钼丝经过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道，并经第一导向轮引导与第一线盘上的钨铼丝连接在一起。该装置结构简单，通过该装置拉制的灯丝彻底消除金属丝材内应力，提高灯丝定型效果，从而满足行波管阴极制备的需要。此外，通过使用该阴极用灯丝的拉制方法，具有质量高、均匀性好、工艺稳定性高、钨铼丝与钼丝之间的附着力强的特点，值得推广。

Description

一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法

技术领域

本发明属于行波管的阴极制造领域，具体涉及一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法。

背景技术

传统的钡钨阴极属于热阴极，工作时需要灯丝提供必要的热量，均匀受热对于阴极发射稳定性非常重要。在灯丝绕制之后和成型之前，需要将灯丝进行定型处理，消除钨铼丝和钼丝绕制过程中形成的内应力，提高钨铼丝与钼丝之间的结合力，确保灯丝尺寸精度。传统灯丝的定型是将灯丝折弯成一圈并在钼管氢气炉内高温处理，定型后的灯丝出现松动、分层、折弯处螺距不均匀等问题，工艺复杂，出品率低，灯丝组件的热均匀性比较差，进而影响阴极发射。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法，该装置结构简单，利用该装置拉制出的灯丝彻底消除了金属丝材内应力，提高灯丝定型效果，从而满足行波管阴极制备的需要。利用该装置进行拉制灯丝的拉制方法，首先将钨铼丝和钼丝分别固定在该拉制装置上，然后将氢炉进行预热处理，在氢气氛围和合适温度下进行拉制，得到受热均匀、匀速定型的阴极用灯丝。

为解决上述问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种阴极用灯丝的拉制装置，其特征在于，包括第一线盘、氢炉以及第二线盘，所述氢炉上设有加热通道，所述第一线盘上缠绕有钨铼丝，所述第二线盘上缠绕有钼丝，所述钼丝经过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道，并经第一导向轮引导与第一线盘上的钨铼丝连接在一起从而使钨铼丝缠绕在钼丝上。二者连接在一起，形成螺旋状灯丝。

前述的一种阴极用灯丝的拉制装置，其特征在于，所述氢炉包括区域Ⅰ和区域Ⅱ，所述区域Ⅰ的下部设有氢气入口、氮气入口，所述区域Ⅰ的侧面设有第一电压表、第一电流表以及第一测温窗，所述区域Ⅱ的下部设有冷却水入口、冷却水出口，所述区域Ⅱ的侧面设有第二电压表、第二电流表以及第二测温窗，所述区域Ⅱ的上部设有排气口，所述氢炉的加热通道贯穿区域Ⅰ和区域Ⅱ。

前述的一种阴极用灯丝的拉制装置的拉制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），将待拉制的钨铼丝缠绕在第一线盘上，同时将辅助拉制的钼丝缠绕在第二线盘上；

步骤2），第二线盘上的钼丝通过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道；

步骤3），将步骤2）中的钼丝经第一导向轮引导与步骤1）中第一线盘上待拉制的钨铼丝相连接；

步骤4），转动第二线盘，拉紧钼丝和钨铼丝；

步骤5），通过氢炉区域Ⅰ上的氮气入口向氢炉中通入氮气，调节氮气流量至流量计显示为（0.4～0.5）m³/h，通入氮气的时间≥15min；

步骤6），通过氢炉区域Ⅱ上的冷却水入口向氢炉中通入冷却水，维持水压在（0.15-0.2）MPa，定型氢炉；

步骤7），关闭氮气，通过氢炉区域Ⅰ上的氢气入口向氢炉中通入氢气，调节氢气流量至流量计显示为（0.2-0.3）m³/h，通入氢气的时间≥15min；

步骤8），用试氢筒对通过排气口排出的氢气进行纯度检验，当氢气纯度到达要求时，点燃火头，即为点燃排气口排出的氢气，形成火苗，合上氢炉侧壁上的加热开关对氢炉进行预热处理；此处氢气纯度到达要求，是听到噗地一声，表明氢气达到要求，若听到清脆的爆鸣声时，表明氢气没有达到要求。

步骤9），预热稳定后，转动第二线盘，带动由钨铼丝、钼丝组成的灯丝运行，依次经过氢炉的区域Ⅰ、区域Ⅱ，完成灯丝的拉制，即使得灯丝先经过高温拉制，再经过低温冷却，逐渐降温，减小灯丝因温度骤变引出的内应力，避免钨铼丝出现裂纹、断层现象，提高灯丝电阻的稳定性，在第二线盘带动下灯丝匀速通过加热通道，一则保证灯丝足够的拉制时间，同时又要避免灯丝拉制过度引起强度不足的现象，增加钨铼丝与钼丝之间的绕制力，提高灯丝尺寸精度和机械强度。在灯丝拉制过程中，均保持冷却水畅通，直至氢炉冷却后关闭。

前述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤1）中，在第一线盘上的每一层钨铼丝需要一圈紧挨一圈进行缠绕。

前述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤2）、步骤3）中，经第二导向轮、第一导向轮引导的钼丝与加热通道同轴，水平穿过加热通道，这样在拉制灯丝时，引导灯丝水平穿过加热通道，消除拉制的灯丝与加热通道之间的阻力，保证灯丝匀速运动，提高灯丝受热均匀性。

前述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤8）中，对氢炉进行预热处理时，调节氢炉的区域Ⅰ和区域Ⅱ内的电压，逐渐提升氢炉内的温度并利用光学测温仪通过第一测温窗和第二测温窗进行测温，调节区域Ⅰ内的第一电压表、第一电流表指示数值范围分别为（7～9）mV、（270±30）A，同时温度为（1450±10）℃，调节区域Ⅱ内的第二电压表、第二电流表指示数值范围分别为（5～7）mV、（250±30）A，同时温度为（1250±10）℃，预热时间为10 min。

前述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤9）中，控制灯丝拉制的速度为4.5 m/min。

本发明的有益效果：本发明提供的一种阴极用灯丝的拉制装置及拉制方法，该装置结构简单，通过该装置拉制的灯丝彻底消除金属丝材内应力，提高灯丝定型效果，从而满足行波管阴极制备的需要。此外，通过使用该阴极用灯丝的拉制方法，灯丝拉制质量高，丝材表面光亮无明显缺陷，灯丝螺距均匀性好，螺距公差范围为±0.01mm，阴极用灯丝的拉制工艺稳定性高，且钨铼丝与钼丝之间的附着力强，经过刻蚀后可满足行波管阴极制备的需要。本发明拉制的灯丝可以用于行波管的阴极制备，拉制后的阴极用灯丝没有出现松动、分层、折弯处螺距不均匀等现象，灯丝组件的热均匀性比较好，从而满足阴极发展的需要。

附图说明

图1为本发明拉制后阴极用灯丝的结构示意图；

图2为本发明提供的阴极用灯丝的拉制装置的结构示意图。

附图标记含义如下：

1：第一线盘；2：氢炉；3：第二线盘；4：加热通道；5：钨铼丝；6：钼丝；7：第二导向轮；8：第一导向轮；9：区域Ⅰ；10：区域Ⅱ；11：氢气入口；12：氮气入口；13：第一电压表；14：第一电流表；15：第一测温窗；16：冷却水入口；17：冷却水出口；18：第二电压表；19：第二电流表；20：第二测温窗；21：排气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，一种阴极用灯丝的拉制装置，包括第一线盘1、氢炉2以及第二线盘3，所述氢炉2上设有加热通道4，所述第一线盘1上缠绕有钨铼丝5，所述第二线盘3上缠绕有钼丝6，所述钼丝6经过第二导向轮7引导穿过氢炉2的加热通道4，并经第一导向轮8引导与第一线盘1上的钨铼丝5连接在一起从而使钨铼丝缠绕在钼丝上。二者连接在一起，形成螺旋状灯丝。

进一步的，所述氢炉2包括区域Ⅰ9和区域Ⅱ10，所述区域Ⅰ9的下部设有氢气入口11、氮气入口12，所述区域Ⅰ9的侧面设有第一电压表13、第一电流表14以及第一测温窗15，所述区域Ⅱ10的下部设有冷却水入口16、冷却水出口17，所述区域Ⅱ10的侧面设有第二电压表18、第二电流表19以及第二测温窗20，所述区域Ⅱ10的上部设有排气口21，所述氢炉2的加热通道4贯穿区域Ⅰ9和区域Ⅱ10。

一种阴极用灯丝的拉制装置的拉制方法，包括以下步骤：

步骤1），将待拉制的钨铼丝缠绕在第一线盘上，同时将辅助拉制的钼丝缠绕在第二线盘上，在第一线盘上的每一层钨铼丝需要一圈紧挨一圈进行缠绕；

步骤2），第二线盘上的钼丝通过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道；

步骤3），将步骤2）中的钼丝经第一导向轮引导与步骤1）中第一线盘上待拉制的钨铼丝相连接；

在步骤2）、步骤3）中，经第二导向轮、第一导向轮引导的钼丝与加热通道同轴，水平穿过加热通道，消除钼丝与加热通道之间的阻力，保证钼丝匀速运动，提高钼丝受热均匀性。

步骤4），转动第二线盘，拉紧钼丝和钨铼丝；

步骤5），通过氢炉区域Ⅰ上的氮气入口向氢炉中通入氮气，调节氮气流量至流量计显示为（0.4～0.5）m³/h，通入氮气的时间≥15min；

步骤6），通过氢炉区域Ⅱ上的冷却水入口向氢炉中通入冷却水，维持水压在（0.15-0.2）MPa，定型氢炉；

步骤7），关闭氮气，通过氢炉区域Ⅰ上的氢气入口向氢炉中通入氢气，调节氢气流量至流量计显示为（0.2-0.3）m³/h，通入氢气的时间≥15min；

步骤8），用试氢筒对通过排气口排出的氢气进行纯度检验，当氢气纯度到达要求时，点燃火头，合上加热开关对氢炉进行预热处理；

该步骤中，对氢炉进行预热处理时，接通电源加热，调节氢炉的区域Ⅰ和区域Ⅱ内的电压，逐渐提升氢炉内的温度，使得氢炉的两个区域维持在不同温度下，利用光学测温仪通过第一测温窗和第二测温窗进行测温，调节区域Ⅰ内的第一电压表、第一电流表指示数值范围分别为（7～9）mV、（270±30）A，同时温度为（1450±10）℃，调节区域Ⅱ内的第二电压表、第二电流表指示数值范围分别为（5～7）mV、（250±30）A，同时温度为（1250±10）℃，预热时间为10 min。

步骤9），预热稳定运行一段时间后，转动第二线盘，带动由钨铼丝、钼丝组成的灯丝运行，依次经过氢炉的区域Ⅰ、区域Ⅱ，完成灯丝的拉制，即使得灯丝先经过高温拉制，再经过低温冷却，逐渐降温，减小灯丝因温度骤变引出的内应力，避免钨铼丝出现裂纹、断层现象，提高灯丝电阻的稳定性，在第二线盘带动下灯丝匀速通过加热通道，一般控制灯丝拉制的速度为4.5 m/min，一则保证灯丝足够的拉制时间，同时又要避免灯丝拉制过度引起强度不足的现象，增加钨铼丝与钼丝之间的绕制力，提高灯丝尺寸精度和机械强度。在拉制过程中严格控制拉制温度及速度，确保产品质量，拉制的灯丝应光亮。

工作结束后，切断高温氢炉加热电源以及拉制装置电源，关闭冷却水并减小氢气流量，待氢炉的温度降到200℃后即可关闭氢气，从第二线盘上取下拉制后的灯丝，并将其保持在干燥瓶内。阴极用灯丝的拉制完成了，拉制成的灯丝如图1所示。

本发明使用的钨铼丝和钼丝直径分别为Ф0.09mm、Ф0.2mm，拉制速度为4.5 m/min，具体拉制速度根据钨铼丝和钼丝直径而定，一般随着丝材直径的增大，拉制速度随之降低。本发明拉制的灯丝可以用于行波管的阴极制备，拉制后的阴极用灯丝没有出现松动、分层、折弯处螺距不均匀等现象，螺距公差为±0.01mm，灯丝组件的热均匀性比较好，从而满足阴极发展的需要。

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 (7)

1.一种阴极用灯丝的拉制装置，其特征在于，包括第一线盘、氢炉以及第二线盘，所述氢炉上设有加热通道，所述第一线盘上缠绕有钨铼丝，所述第二线盘上缠绕有钼丝，所述钼丝经过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道，并经第一导向轮引导与第一线盘上的钨铼丝连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种阴极用灯丝的拉制装置，其特征在于，所述氢炉包括区域Ⅰ和区域Ⅱ，所述区域Ⅰ的下部设有氢气入口、氮气入口，所述区域Ⅰ的侧面设有第一电压表、第一电流表以及第一测温窗，所述区域Ⅱ的下部设有冷却水入口、冷却水出口，所述区域Ⅱ的侧面设有第二电压表、第二电流表以及第二测温窗，所述区域Ⅱ的上部设有排气口，所述氢炉的加热通道贯穿区域Ⅰ和区域Ⅱ。

3.基于权利要求1-2任一项所述的一种阴极用灯丝的拉制装置的拉制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），将待拉制的钨铼丝缠绕在第一线盘上，同时将辅助拉制的钼丝缠绕在第二线盘上；

步骤2），第二线盘上的钼丝通过第二导向轮引导穿过氢炉的加热通道；

步骤3），将步骤2）中的钼丝经第一导向轮引导与步骤1）中第一线盘上待拉制的钨铼丝相连接；

步骤4），转动第二线盘，拉紧钼丝和钨铼丝；

步骤5），通过氢炉区域Ⅰ上的氮气入口向氢炉中通入氮气，调节氮气流量为（0.4～0.5）m³/h，通入氮气的时间≥15min；

步骤6），通过氢炉区域Ⅱ上的冷却水入口向氢炉中通入冷却水，维持水压在（0.15-0.2）MPa，定型氢炉；

步骤7），关闭氮气，通过氢炉区域Ⅰ上的氢气入口向氢炉中通入氢气，调节氢气流量为（0.2-0.3）m³/h，通入氢气的时间≥15min；

步骤8），用试氢筒对通过排气口排出的氢气进行纯度检验，当氢气纯度到达要求时，点燃排气口排出的氢气，形成火苗，合上氢炉侧壁上的加热开关对氢炉进行预热处理；

步骤9），预热稳定后，转动第二线盘，带动由钨铼丝、钼丝组成的灯丝运行，依次经过氢炉的区域Ⅰ、区域Ⅱ，完成灯丝的拉制。

4.根据权利要求3所述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤1）中，在第一线盘上的每一层钨铼丝需要一圈紧挨一圈进行缠绕。

5.根据权利要求3所述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤2）、步骤3）中，经第二导向轮、第一导向轮引导的钼丝与加热通道同轴，水平穿过加热通道。

6.根据权利要求3所述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤8）中，对氢炉进行预热处理时，调节氢炉的区域Ⅰ和区域Ⅱ内的电压，提升氢炉内的温度并利用光学测温仪通过第一测温窗和第二测温窗进行测温，调节区域Ⅰ内的第一电压表、第一电流表指示数值范围分别为（7～9）mV、（270±30）A，同时温度为（1450±10）℃，调节区域Ⅱ内的第二电压表、第二电流表指示数值范围分别为（5～7）mV、（250±30）A，同时温度为（1250±10）℃，预热时间为10 min。

7.根据权利要求3所述的一种阴极用灯丝的拉制方法，其特征在于：所述步骤9）中，控制灯丝拉制的速度为4.5 m/min。