CN105543797A - 铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，其特征在于，它是应用铼的高温熔点与钨最接近弥合性成形性好，将铼元素与镧元素先行弥散融合成靶后，对钨基线材外表进行纳米级高能离子注入。本发明可避免高成本的粉冶合金过程和大量消耗稀土资源，环保节能。

Description

铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺
技术领域
本发明涉及热电子技术领域，更具体的是涉及一种高能注射靶的制备工艺。
背景技术
目前，热电子发射均需要有放射性危害的钍元素，因钍的电子逸出功低，而且与钨基弥散结合性好，及熔点接近，使加工使用都有很大的实用价值，并能避免放射线的辐射。历史上科学家们均研究了用其它优秀电子发射功能及无辐射危害的稀土16种类来替代，但在粉冶时由于其高温工艺过程中，稀土元素与钨基体熔点相差甚远，造成了加工缺陷，成品率低的问题成为发展的障碍。至今，大部分高温工作并高热电子发射性的领域都无法解决。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种制备工艺简单，成本低，节约稀土资源的铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，其特征在于，它是应用铼的高温熔点与钨最接近弥合性成形性好，将铼元素与镧元素先行弥散融合成靶后，对钨基线材外表进行纳米级高能离子注入，使其丰度高出粉冶材料的2％，十倍于粉冶材料的表面工作层，避免了高成本粉冶合金过程及大量消耗稀土资源，节约稀土资源。
作为上述方案的进一步说明，所述铼元素与镧元素的比例为(1-5)：(1-80)。
所述铼镧稀土合金高能电子注射靶的具体制备工艺，它包括如下步骤：
a、混料，按比例选取适量的铼元素与镧元素，弥散融合成靶；
b、采用金属离子注入机将铼元素与镧元素离子注入钨基线材表面。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明利用了铼的高温熔点与钨最接近弥合性成形性好的特点，将铼元素与镧元素先行弥散融合成靶后，对钨基线材外表进行纳米级高能离子注入，以简单的工艺和用极少的稀土资源即可实现传统粉冶工艺中需要消耗大量稀土资源才能实现的功能，节约成本，环保节能。
附图说明
图1是本发明的工艺制备的发射材料切面示意图；
图2是传统的工艺制备的发射材料切面示意图。
附图标记说明：1、铼镧稀土钨层2、钨基线材层3、铼镧稀土钨合金。
具体实施方式
本发明是一种铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，它是应用铼的高温熔点与钨最接近弥合性成形性好，将铼元素与镧元素先行弥散融合成靶后，对钨基线材外表进行纳米级高能离子注入，使其丰度高出粉冶的2％，使用寿命更长，避免了高成本粉冶合金过程及大量消耗稀土资源，节约稀土资源。如图1所示，采用所述制备工艺制备的发射材料包括表层的铼镧稀土钨层1和内层的钨基线材层2。而传统粉冶合金工艺制备的发射材料为整体不分层结构，相当于整体的铼镧稀土钨合金3。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的描述。
实施例1
本实施例中，铼元素与镧元素的比例为1：20。
铼镧稀土合金高能电子注射靶的具体制备工艺，它包括如下步骤：
a、混料，按比例选取适量的铼元素与镧元素，弥散融合成靶；
b、采用金属离子注入机将铼元素与镧元素离子注入钨基线材表面，使钨基线材表面的丰度高出粉冶工艺的基材表面的2％。
实施例2
本实施例中，铼元素与镧元素的比例为2：25。
铼镧稀土合金高能电子注射靶的具体制备工艺，它包括如下步骤：
a、混料，按比例选取适量的铼元素与镧元素，弥散融合成靶；
b、采用金属离子注入机将铼元素与镧元素离子注入钨基线材表面，使钨基线材表面的丰度高出粉冶工艺的基材表面的2％。
如图1和图2所示，图1是采用本发明的工艺制备的热电极发射材料的切面图；图2是采用传统的粉冶工艺制备的热电极发射材料的切面图。对比两附图可知，传统的粉冶工艺制备的热电极发射材料中，稀土元素是均匀分布在其内部的，而采用本发明的工艺制备的热电极发射材料中，其稀土元素仅仅分布于热电极发射材料的表层。但是，由于热电极发射仅依靠材料外表层稀土工作，在材料内部的发射元素是没有利用价值的，根据统计，采用传统工艺制备的热电极发射材料，只有1％左右的利用率，剩下的发射元素最后会因为随使用寿命的结束而白白浪费。而本发明采用离子注入的方式，将稀土元素直接注入到钨基材的表层，既可实现原来的功能，又可节约大量的稀土资源，不会造成浪费。
表1，为目前的纯钍与钨混合使用与本发明的以电子注入方式实现铼镧与钨基材结合使用的逸出功对照表
材料 用量(按重量百分比) 逸出功(10-19J)
钍 2％ 2.6
铼镧 5％ 3.2
铼镧 10％ 7.6
现有技术中，一般是将按重量百分比为2％的纯钍与98％的钨混合使用，而且纯钍的含量不能超过2％，否则会造成材料不成形，而本发明的铼镧合金的用量能够高达30％，结合表1可知，其逸出功会更高，其性能明显优于现有技术。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，其特征在于，它是应用铼的高温熔点与钨最接近弥合性成形性好，将铼元素与镧元素先行弥散融合成靶后，对钨基线材外表进行纳米级高能离子注入。
2.根据权利要求1所述的铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，其特征在于，所述铼元素与镧元素的比例为(1-5)：(1-80)。
3.根据权利要求1或2所述的铼镧稀土合金高能电子注射靶的制备工艺，其特征在于，它包括如下具体步骤：
a、混料，按比例选取适量的铼元素与镧元素，弥散融合成靶；
b、采用金属离子注入机将铼元素与镧元素离子注入钨基线材表面。
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