CN109351648A - 一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，包括：S1、选择含镍量为35‑60％的镍铁合金带材；S2、从S1选择的镍铁合金带材中筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材；S3、从S2筛选出的镍铁合金带材中筛选出尺寸满足要求的镍铁合金带材；S4、从S3筛选出的镍铁合金带材中筛选出静磁性能满足要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料。本发明提出的微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，应用该工艺制成的磁屏蔽筒在实际工程应用中取得了十分优异的效果，杜绝了电子枪阴极区磁屏蔽材料引起的漏磁现象，具有较好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及磁屏蔽材料技术领域，尤其一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺。
背景技术
真空微波电子器件也称真空微波管，是指利用电子在真空中与电磁场发生相互作用，将电子的直流能量转换为另一种形式的微波能量的器件。微波管分为直线注器件(“O”型器件)和非直线注器件(“M”型器件。速调管属于“O”型器件。
在速调管中，电子是由阴极发射的。电子发射的方式或者说阴极的种类有多种，包括热阴极、光电阴极、二次发射阴极及场致发射阴极等。不过在微波管中，目前真正实用的般都是热阴极。阴极是装配在电子枪中，通过栅极、聚焦极和阳极的互相作用，将阴极发射的电子注注入互相作用空间，并通过外加磁场维持电子注的形状，使得电子注能良好的通过互作用区，最终达到收集极。
大功率速调管一般采用永磁或电磁聚焦，为了使电子注获得良好的流通率以通过狭长的互作用区，一般需要对电子枪进行磁场屏蔽，这样才能保证电子注拥有形成“布里渊”流的条件，一般阴极区的漏磁率要求小于8％。因此在电子枪中一般会采用在阴极外嵌套点焊3到4层薄片状磁屏蔽筒，并且在电子枪壳体上使用电工纯铁制造大型的磁场屏蔽系统。
阴极的磁屏蔽系统直接关系到电子注的流通质量，并最终显著影响速调管的各项参数。但是在设计过程中，由于材料特性的偏差，往往导致相同的设计制造出来的磁屏蔽效果不一致，从而影响速调管的合格率，因此对制造磁屏蔽筒的材料进行筛选十分重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，应用该工艺制成的磁屏蔽筒在实际工程应用中取得了十分优异的效果，杜绝了电子枪阴极区磁屏蔽材料引起的漏磁现象，具有较好的推广应用价值。
本发明提出的一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，包括如下步骤：
S1、选择含镍量为35-60％的镍铁合金带材；
S2、从S1选择的镍铁合金带材中筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材；
S3、从S2筛选出的镍铁合金带材中筛选出尺寸满足下述要求的镍铁合金带材；具体的，要求镍铁合金带材厚度≤1mm；对于厚度为0.05-0.08mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.015/2mm，宽度≥30mm；对于厚度为0.10-0.15mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.02/2mm，宽度≥40mm；对于厚度为0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.03/2mm，宽度≥60mm；对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.04/2mm，宽度≥100mm；对于厚度为0.45-0.70mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.05/2mm，宽度≥140mm；对于厚度为0.75-0.95mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.07/2mm，宽度≥200mm；
S4、从S3筛选出的镍铁合金带材中筛选出静磁性能满足下述要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料；具体的，对于厚度为0.05-0.08mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥1500Gs/Oe，最大磁导率≥12000Gs/Oe，矫顽力≥0.30Oe，饱和磁感应强度≥14000Gs；对于厚度为0.10-0.15mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥1800Gs/Oe，最大磁导率≥15000Gs/Oe，矫顽力≥0.28Oe，饱和磁感应强度≥15000Gs；对于厚度为0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2000Gs/Oe，最大磁导率≥20000Gs/Oe，矫顽力≥0.25Oe，饱和磁感应强度≥16000Gs；对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2500Gs/Oe，最大磁导率≥22000Gs/Oe，矫顽力≥0.20Oe，饱和磁感应强度≥17000Gs；对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2500Gs/Oe，最大磁导率≥25000Gs/Oe，矫顽力≥0.20Oe，饱和磁感应强度≥18000Gs。
优选地，S1中，所述含镍量为35-60％的镍铁合金带材为镍铁FeNi40和FeNi50带材。
优选地，S2中，采用肉眼观测从S1选择的镍铁合金带材的表面质量，进而筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材，优选地，观测S1选择的镍铁合金带材的表面是否存在斑疤、斑点、凹痕或辊压痕，筛选出表面不存在超过带厚公差的斑疤、斑点、凹痕、辊压痕的镍铁合金带材或者表面存在个别不超过带厚公差的斑疤、斑点、凹痕或辊压痕，即筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材。
优选地，S3中，采用千分尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的尺寸公差，采用卡尺或直尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的宽度，进而筛选出尺寸满足要求的镍铁合金带材。
优选地，S4中，采用直流电冲击试验法检测从S3筛选出的镍铁合金带材的静磁性能，进而筛选出静磁特性满足要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料。
优选地，采用直流电冲击试验法检测从S3筛选出的镍铁合金带材的静磁性能时，先将S3筛选出的镍铁合金带材制成圆环或环形薄片后再采用直流电冲击试验法检测静磁性能，具体的，将厚度≤0.15mm的镍铁合金带材绕成内径为20mm的圆环，将厚度≥0.18mm的镍铁合金带材冲成或车成外径为35mm，内径为20mm的环形薄片。
优选地，还包括S5，将S4筛选出的镍铁合金带材制成微波速调管阴极磁屏蔽筒时，所述磁屏蔽筒的层数设计满足下述要求，具体的，在微波速调管的最大工作磁场为1500Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm、0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3；在微波速调管的最大工作磁场为2500Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1；微波速调管的最大工作磁场为4000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为2；微波速调管的最大工作磁场为6000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1，对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1；微波速调管的最大工作磁场为8000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为2；对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1。
本发明所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，可以得到完全满足设计要求的速调管阴极磁屏蔽筒的磁屏蔽效果。能完全杜绝因材料问题导致的阴极漏磁失效，大大节省了速调管的合格率，节约了成本。
具体实施方式
实施例1
一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，
S1、选取合适的材料牌号，具体选择镍铁(FeNi40和FeNi50)带材作为制造电子枪磁屏蔽的材料。
镍铁通常指代含镍量为20-60％的镍铁合金，镍铁的熔点为1430-1480度，密度为8.1-8.4。镍铁的主成分为镍与铁，并含有少量钴的铁合金。根据国际标准(ISO)镍铁按含镍量分为FeNi20(15-25％Ni)、FeNi30(25-35％Ni)、FeNi40(35-45％Ni)和FeNi50(4-60％Ni)。镍铁的质量不仅取决于其含镍的高低，即通常所说的品味的高低，而且还取决于其含有害杂质量的大小，在镍铁中，不论是高炉冶炼还是电炉冶炼，均会产生S、P、SI、C这些杂质，有些由于用矿的不同也会含铜、钛等杂质，因此杂质的高低会影响材料的性能和质量水平。采用镍铁作为速调管磁屏蔽材料时，就必须对镍铁进行严格的筛选。镍铁软磁合金是磁导率(μ)很高和矫顽力(Hc)很低的软磁合金，其中FeNi40和FeNi50的真空性能较好，非常适用于作为速调管电子枪磁屏蔽筒的材料。
S2、采用肉眼观测从S1选择的镍铁合金带材的表面质量，进而筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材。
筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材时可采用人工肉眼检查，首先应检查带材的制造厂名称、技术合格证及质保期、合金牌号及尺寸等常规项目。并进一步检查带料表面是否平整、光滑洁净。允许有不超过带厚公差的个别小斑疤、凹痕、辊压痕、轻微的斑点等局部缺陷。为了保证质量，不符合上述要求或出现较大瘢痕的材料应报废。
S3、从S2筛选出的镍铁合金带材中筛选出尺寸满足表1要求的镍铁合金带材，具体的，采用千分尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的尺寸公差，采用卡尺或直尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的宽度，进而筛选出尺寸满足要求的镍铁合金带材。
表1微波速调管阴极磁屏蔽筒材料用镍铁合金带材的尺寸公差要求
| 带厚(mm) | 厚度公差(mm) | 最小宽度(mm) |
| 0.05-0.08 | ±0.015/2 | 30 |
| 0.10-0.15 | ±0.02/2 | 40 |
| 0.18-0.25 | ±0.03/2 | 60 |
| 0.28-0.40 | ±0.04/2 | 100 |
| 0.45-0.70 | ±0.05/2 | 140 |
| 0.75-0.95 | ±0.07/2 | 200 |
| 1.0-1.35 | ±0.09/2 | 250 |
镍铁合金带材的尺寸公差应采用千分尺检测，宽度用卡尺或直尺检测。镍铁合金带材的尺寸公差按表1规定进行检查，超过公差范围以及低于最小宽度的材料因为容易导致导磁率不均匀，不应采用。一般采用的制作屏蔽筒的镍铁合金带材厚度均小于1mm，因此表1中厚度为1.0-1.35mm的带材不建议使用，仅作为参考值。
S4、采用直流电冲击试验法检测从S3筛选出的镍铁合金带材的静磁性能，进而筛选出静磁特性满足表2要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料。
表2微波速调管阴极磁屏蔽筒材料用镍铁合金带材的静磁特性要求
表2中，厚度小于0.15mm的镍铁合金带材，其静磁特性采用宽度为30mm，长度为1000mm的镍铁合金带材绕成圆环进行测量，其内径为20mm。厚度大于0.18的镍铁合金带材，冲成或车成外径35mm内径20mm的环形薄片后测量磁特性，叠合厚度为10mm。
相同牌号的镍铁合金带材的静磁特性不同厂家所测量得到的数据差异较大，因此需要对每批次材料进行全检。采用直流电冲击试验法测量镍铁的磁性能，镍铁材料的静磁特性测试值应符合表2的规定，超出所测范围的应剔除并报废。
S5，将S4筛选出的镍铁合金带材制成微波速调管阴极磁屏蔽筒时，所述磁屏蔽筒的层数设计满足表3要求。
表3镍铁合金带材制成微波速调管阴极磁屏蔽筒的层数要求
通常速调管工作磁场越大，所需的阴极磁屏蔽筒的层数越多，按照表3所述进行阴极磁屏蔽筒层数设计一般可满足要求。但是也需要在电子枪壳体上采用良好的磁屏蔽的设计才能最终保证设计的合理性，电子枪壳体一般采用电工纯铁DT8制造，其已经不属于阴极屏蔽筒而是整个电子枪系统的磁屏蔽系统，故不再本发明的讨论范围之内。
按照以上六个步骤筛选过后，可以得到完全满足设计要求的速调管阴极磁屏蔽筒的磁屏蔽效果。能完全杜绝因材料问题导致的阴极漏磁失效，大大节省了速调管的合格率，节约了成本。以上筛选工艺是在近10年中多只S波段到Ku波段的速调管实际设计生产中逐步摸索改进形成的，取得了良好的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选择含镍量为35-60％的镍铁合金带材；
S2、从S1选择的镍铁合金带材中筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材；
S3、从S2筛选出的镍铁合金带材中筛选出尺寸满足下述要求的镍铁合金带材；具体的，要求镍铁合金带材厚度≤1mm；对于厚度为0.05-0.08mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.015/2mm，宽度≥30mm；对于厚度为0.10-0.15mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.02/2mm，宽度≥40mm；对于厚度为0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.03/2mm，宽度≥60mm；对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.04/2mm，宽度≥100mm；对于厚度为0.45-0.70mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.05/2mm，宽度≥140mm；对于厚度为0.75-0.95mm的镍铁合金带材，要求厚度公差为±0.07/2mm，宽度≥200mm；
S4、从S3筛选出的镍铁合金带材中筛选出静磁性能满足下述要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料；具体的，对于厚度为0.05-0.08mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥1500Gs/Oe，最大磁导率≥12000Gs/Oe，矫顽力≥0.30Oe，饱和磁感应强度≥14000Gs；对于厚度为0.10-0.15mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥1800Gs/Oe，最大磁导率≥15000Gs/Oe，矫顽力≥0.28Oe，饱和磁感应强度≥15000Gs；对于厚度为0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2000Gs/Oe，最大磁导率≥20000Gs/Oe，矫顽力≥0.25Oe，饱和磁感应强度≥16000Gs；对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2500Gs/Oe，最大磁导率≥22000Gs/Oe，矫顽力≥0.20Oe，饱和磁感应强度≥17000Gs；对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求起始磁导率≥2500Gs/Oe，最大磁导率≥25000Gs/Oe，矫顽力≥0.20Oe，饱和磁感应强度≥18000Gs。
2.根据权利要求1所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，S1中，所述含镍量为35-60％的镍铁合金带材为镍铁FeNi40和FeNi50带材。
3.根据权利要求1或2所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，S2中，采用肉眼观测从S1选择的镍铁合金带材的表面质量，进而筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材，优选地，观测S1选择的镍铁合金带材的表面是否存在斑疤、斑点、凹痕或辊压痕，筛选出表面不存在超过带厚公差的斑疤、斑点、凹痕、辊压痕的镍铁合金带材或者表面存在个别不超过带厚公差的斑疤、斑点、凹痕或辊压痕，即筛选出表面平整、光滑、洁净的镍铁合金带材。
4.根据权利要求1-3任一项所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，S3中，采用千分尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的尺寸公差，采用卡尺或直尺检测从S2筛选出的镍铁合金带材的宽度，进而筛选出尺寸满足要求的镍铁合金带材。
5.根据权利要求1-4任一项所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，S4中，采用直流电冲击试验法检测从S3筛选出的镍铁合金带材的静磁性能，进而筛选出静磁特性满足要求的镍铁合金带材，即微波速调管阴极磁屏蔽筒材料。
6.根据权利要求5所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，采用直流电冲击试验法检测从S3筛选出的镍铁合金带材的静磁性能时，先将S3筛选出的镍铁合金带材制成圆环或环形薄片后再采用直流电冲击试验法检测静磁性能，具体的，将厚度≤0.15mm的镍铁合金带材绕成内径为20mm的圆环，将厚度≥0.18mm的镍铁合金带材冲成或车成外径为35mm，内径为20mm的环形薄片。
7.根据权利要求1-6任一项所述微波速调管阴极磁屏蔽筒材料的筛选工艺，其特征在于，还包括S5，将S4筛选出的镍铁合金带材制成微波速调管阴极磁屏蔽筒时，所述磁屏蔽筒的层数设计满足下述要求，具体的，在微波速调管的最大工作磁场为1500Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm、0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3；在微波速调管的最大工作磁场为2500Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1；微波速调管的最大工作磁场为4000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为2；微波速调管的最大工作磁场为6000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1，对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1；微波速调管的最大工作磁场为8000Gs时，对于厚度为0.05-0.08mm、0.10-0.15mm、0.18-0.25mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数都≥3，对于厚度为0.28-0.40mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为2；对于厚度为0.50-1.00mm的镍铁合金带材，要求磁屏蔽筒的层数为1。
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| 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会: "《GB/T34938-2017 平面型电磁屏蔽材料通用技术要求》", 1 November 2017, 国家标准出版社 * |
| 中国电子科学集团公司第二十一研究所: "《微特电机设计手册（第二版）》", 31 January 2017, 上海科学技术出版社 * |
| 王文祥: "《微波工程技术》", 30 April 2009, 国防工业出版社 * |
| 范廷瓒等: "《煤矿电工手册 第一分册 电机与电气（上）》", 28 February 1999, 煤炭工业出版社 * |
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