CN106376167A - 一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒 - Google Patents

一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，属于等离子体推进技术领域。该阳极筒主要由金属板和金属丝网组成；金属板热成型为圆柱筒体，金属丝网焊接在圆柱筒体的内表面上。本发明所述阳极筒内表面的金属丝网能够将其表面产生的沉积物分隔为尺寸细小的碎片，有利于降低放电室内电极间短路风险；所述阳极筒内表面进行喷丸侵蚀处理，可以增加溅射沉积物的附着力以及沉积层的厚度，从而降低沉积物破裂和脱落的风险。

Description

一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒
技术领域
本发明涉及一种离子推力器阳极筒，具体涉及一种抑制沉积物脱落以及控制脱落沉积物尺寸的离子推力器阳极筒，属于等离子体推进技术领域。
背景技术
离子推力器放电室作为等离子体产生的场所，其内部是一个温度大范围交变、高金属溅射、高沉积镀膜的环境。沉积物受时间和温度的影响，会从零件表面脱落形成多余物，该多余物一旦搭接在不同电极之间，会造成短路及打火，最严重的甚至可导致推力器失效。因此，抑制沉积物脱落并对脱落的沉积物尺寸进行控制成为放电室设计的重要内容。阳极筒位于放电室内部，其主要作用一是提供放电电压，二是收集原初电子和二次电子，该零件大面积暴露在等离子体环境中，溅射沉积影响显著。
目前，随着离子推力器功率的增加，放电室内等离子体密度大幅增加，阳极筒溅射沉积加剧，同时，推力器寿命的延长也对抑制沉积物提出了更高的预期。因此，对阳极筒沉积物的附着能力提出更高的要求，最大限度的防脱落；并要求脱落物尺寸小于最小电极间距，即使有脱落也不会造成电极间的短路
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，该阳极筒通过表面焊接的金属丝网以及喷丸处理工艺，增加沉积物的附着性并将沉积物分割为尺寸小的碎片，提高使用安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，所述阳极筒主要包括金属板和金属丝网；
所述金属丝网采用斜纹编织方式编织而成，金属丝网中的经丝和纬丝的直径均为40μm～100μm，且纬丝直径小于经丝直径；
所述金属板热成型为圆柱筒体，金属丝网焊接在圆柱筒体的内表面上。
所述金属板是厚度为0.4mm～0.6mm的钛合金(TC4)板。
所述金属丝网的材质优选00Cr18Ni13不锈钢。
本发明所述阳极筒的加工方法如下：
步骤1.在金属板的平面状态下，采用扩散焊接方式将金属丝网焊接在金属板的表面上；
步骤2.采用直径为40μm～60μm的Al2O3作为喷丸材料对焊接金属丝网的金属板一面进行喷丸侵蚀处理，并进行清洗除去残留在金属板表面以及金属丝网缝隙内的喷丸材料和金属碎屑；
步骤3.再将焊接金属丝网的金属板热成型为圆柱筒体并焊接接缝，从而得到所述阳极筒。
步骤1中，在金属丝网与金属板之间填充厚度≤0.1mm的纯钛过渡层进行扩散焊接，能够获得较好的相容性以及焊接强度。
步骤2中，喷丸侵蚀处理的侵蚀深度为6μm～25μm，喷丸的侵蚀深度过大会减小外层金属丝的直径降低丝束的强度。
有益效果：
(1)本发明所述的阳极筒内部焊接的金属丝网采用斜纹编织方式，金属丝直径小、硬度小、柔韧性好，可以获得较大的接触面积；而且金属丝网格能够将放电室长时间工作时在其表面产生的沉积物分隔为尺寸细小的碎片，即使沉积物破裂并脱落，也会因为碎片尺寸小于推力器内部各电极间的绝缘间隙而降低放电室内电极间短路风险，提高放电室长时间工作的可靠性。
(2)本发明所述的阳极筒内部采用喷丸工艺进行机械侵蚀处理，可以增加阳极筒表面的粗糙度和微观接触面积，增加溅射沉积物的附着力以及沉积层的厚度，从而降低沉积物破裂和脱落的风险。
附图说明
图1为实施例中所述阳极筒内表面的结构示意图。
图2为实施例中金属丝网与金属板之间扩散焊接的示意图。
图3为实施例中所述阳极筒的结构示意图。
其中，1-金属丝网，2-金属板，3-扩散焊接设备上压头，4-纯钛过渡层，5-扩散焊接设备下压头，6-焊缝Ⅰ，7-焊缝Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，所述阳极筒主要包括两块金属板2和两张金属丝网1；
所述金属板2是厚度为0.5mm的TC4板；
所述金属丝网1的材质为00Cr18Ni13不锈钢，经丝的直径为71μm，纬丝的直径为51μm；金属丝网1是采用斜纹编织方式编织成的，且编织时纬丝是两根，经丝是一根；
如图2所示，在金属板2的平面状态下，依次在金属板2上放置厚度为0.1mm的纯钛过渡层4、金属丝网1，且金属丝网1与扩散焊接设备下压头5接触，金属板2与扩散焊接设备上压头3接触，然后采用扩散焊接工艺将金属丝网1焊接在金属板2的表面上，添加纯钛过渡层4能够增加可焊性保证焊接质量；再采用直径为50μm的Al2O3作为喷丸材料对焊接金属丝网1的金属板2一面进行喷丸侵蚀处理，喷丸侵蚀处理的侵蚀深度为10μm，然后用丙酮进行清洗除去残留在金属板2表面以及金属丝网1缝隙内的喷丸材料和金属碎屑；再将焊接金属丝网1的两张金属板2分别热成型为半圆柱筒，且焊接金属丝网1的金属板2一面为所述阳极筒的内表面，最后通过焊接工艺将两个半圆柱筒焊接在一起且形成焊缝Ⅰ6和焊缝Ⅱ7，从而得到所述阳极筒，如图3所示；
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：所述阳极筒主要包括金属板(2)和金属丝网(1)；
所述金属丝网(1)是采用斜纹编织方式编织成的；金属丝网(1)中的经丝和纬丝的直径均为40μm～100μm，且纬丝直径小于经丝直径；
所述金属板(2)热成型为圆柱筒体，金属丝网(1)焊接在圆柱筒体的内表面上。
2.根据权利要求1所述的一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：所述金属板(2)是厚度为0.4mm～0.6mm的钛合金板。
3.根据权利要求1所述的一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：所述金属丝网(1)的材质为00Cr18Ni13不锈钢。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：所述阳极筒的加工方法如下：
步骤1.在金属板(2)的平面状态下，采用扩散焊接方式将金属丝网(1)焊接在金属板(2)的表面上；
步骤2.采用直径为40μm～60μm的Al2O3作为喷丸材料对焊接金属丝网(1)的金属板(2)一面进行喷丸侵蚀处理，然后进行清洗；
步骤3.再将焊接金属丝网(1)的金属板(2)热成型为圆柱筒体并焊接接缝，从而得到所述阳极筒。
5.根据权利要求4所述的一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：步骤1中，在金属丝网(1)与金属板(2)之间填充厚度≤0.1mm的纯钛过渡层(4)进行扩散焊接。
6.根据权利要求4所述的一种抑制脱落及控制沉积物脱落尺寸的离子推力器阳极筒，其特征在于：步骤2中，喷丸侵蚀处理的侵蚀深度为6μm～25μm。
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