CN1131330C - 二元稀土钼次级发射材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
二元稀土钼次级发射材料及其制备方法属于稀土难熔金属阴极材料技术领域。本发明的二元稀土钼次级发射材料，其特征在于：它含有La2O3和Y2O3两种稀土氧化物，其稀土氧化物占钼的总重量为10-40%(重量百分比)，其中，La2O3∶Y2O3＝1∶3(重量比)。该二元稀土钼次级发射材料的制备方法是在钼的氧化物或钼粉中，以稀土硝酸盐水溶液形式加入一定量的二元稀土氧化物La2O3和Y2O3，然后在500-550℃的氢气中处理1-5小时，经过800-1000℃的还原处理后，得到掺杂稀土氧化物的钼粉，然后采用粉末冶金的方法制备稀土钼次级发射材料。该材料次级发射系数大、发射稳定性好、易于加工、抗暴露大气能力好。该材料应用于磁控管次级发射材料领域。
Description
一、技术领域
二元稀土钼次级发射材料及其制备方法属于稀土难熔金属阴极材料技术领域。
二、背景技术
传统的磁控管阴极材料采用Ba-W阴极，还有少量采用Th-W阴极。Ba-W阴极经过渗铜、加工、预烧、去铜和渗盐等多种工艺过程，制作工艺繁琐，该种阴极虽然次级发射系数在2.0以上，但因为该阴极为涂层型厚膜阴极，抗轰击性能较差，因而，发射稳定性较差。由于金属钨基体硬度高，无法对烧结体进行机械加工。Th-W阴极由于Th是一种放射性元素，在材料制备、装管及废弃过程中会对人体造成放射性危害，因此需要研制新型磁控管用阴极材料。目前未见有关稀土钼次级发射材料的报道。
三、发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种具有次级发射系数大、发射稳定性好、易于加工、抗暴露大气能力好的二元稀土钼次级发射材料及其制备方法。
本发明所提供的二元稀土钼次级发射材料，其特征在于：它含有La2O3和Y2O3两种稀土氧化物，其稀土氧化物占钼的总重量为10-40％(重量百分比)，其中，La2O3∶Y2O3＝1∶3(重量比)。
本发明所提供的二元稀土钼次级发射材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)在钼的氧化物或钼粉中，以稀土硝酸盐水溶液形式加入一定量的二元稀土氧化物La2O3和Y2O3，然后在500-550℃的氢气中处理1-5小时，所掺杂的稀土硝酸盐分解为相应的稀土氧化物；
(2)经过1000℃的还原处理后，得到掺杂稀土氧化物的钼粉，然后采用粉末冶金的方法制备稀土钼次级发射材料；
(3)采用常规机加工方法制备满足要求的筒、片状材料。
由于在钼中掺杂了一定量的稀土氧化物，本发明所制备出的稀土钼次级发射材料与Ba-W阴极相比，稀土钼阴极具有良好的机加工性能，可根据用户要求加工成任意形状，而Ba-W阴极因具有很高的硬度无法进行机加工。该种材料经过一年的保存后，重新测试其发射性能，次级发射系数不变。该稀土钼阴极还具有可暴露大气的优点，即经过在真空系统中的测试后，重新暴露于大气中，再次测试其次级发射系数，发射性能没有变化。
实验证明，采用本发明方法制备出的二元稀土钼次级发射材料，其硬度可以满足机加工的要求，见表1。
四、附图说明
图1：Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量10％)发射系数曲线图；
图2：Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量15％)发射系数曲线图；
图3：Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量20％)发射系数曲线图；
图4：Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量31.8％)发射系数曲线图。
五、具体实施方式
实施例：
例1、将3.32克硝酸镧和11.07克硝酸钇分别溶于水中，加入到120.02克粉状MoO2中(其中La2O3占钼的重量比为2.5％，Y2O3占钼的重量比为7.5％)，将掺杂后的MoO2粉末在500℃、氢气下保温2小时以使稀土硝酸盐分解为稀土氧化物，然后在800-1000℃的多段氢气炉中将掺杂MoO2粉还原成掺杂La2O3和Y2O3的复合稀土钼粉，经压型、烧结处理后，制成具有一定尺寸的稀土钼棒。经机加工后，制成φ10×1mm的稀土钼片材。然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、用于加热的金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼实验磁控管。用标准方法测定经过不同激活温度处理、在600℃下测试的次级发射系数，见图1，其寿命实验数据见表2。
例2、将4.98克硝酸镧和16.60克硝酸钇分别溶于水中，加入到113.35克粉状MoO2中(其中La2O3占钼的重量比为3.75％，Y2O3占钼的重量比为11.25％)，将掺杂后的MoO2粉末在500℃、氢气下保温2小时以使稀土硝酸盐分解为稀土氧化物，然后在800-1000℃的多段氢气炉中将掺杂MoO2粉还原成掺杂La2O3和Y2O3的复合稀土钼粉，经压型、烧结处理后，制成具有一定尺寸的稀土钼棒。经机加工后，制成φ10×1mm的稀土钼片材。然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、用于加热的金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼实验磁控管。用标准方法测定经过不同激活温度处理、在600℃下测试的次级发射系数，见图2，其寿命实验数据见表2。
例3、将6.64克硝酸镧和22.14克硝酸钇分别溶于水中，加入到106.68克粉状MoO2中(其中La2O3占钼的重量比为5％，Y2O3占钼的重量比为15％)，将掺杂后的MoO2粉末在500℃、氢气下保温2小时以使稀土硝酸盐分解为稀土氧化物，然后在800-1000℃的多段氢气炉中将掺杂MoO2粉还原成掺杂La2O3和Y2O3的复合稀土钼粉，经压型、烧结处理后，制成具有一定尺寸的稀土钼棒。经机加工后，制成φ10×1mm的稀土钼片材。然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、用于加热的金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼实验磁控管。用标准方法测定经过不同激活温度处理、在600℃下测试的次级发射系数，见图3，其寿命实验数据见表2。
例4、将9.96克硝酸镧和33.21克硝酸钇分别溶于水中，加入到93.35克粉状MoO2中(其中La2O3占钼的重量比为7.95％，Y2O3占钼的重量比为23.85％)，将掺杂后的MoO2粉末在500℃、氢气下保温2小时以使稀土硝酸盐分解为稀土氧化物，然后在800-1000℃的多段氢气炉中将掺杂MoO2粉还原成掺杂La2O3和Y2O3的复合稀土钼粉，经压型、烧结处理后，制成具有一定尺寸的稀土钼棒。经机加工后，制成φ10×1mm的稀土钼片材。然后采用激光焊接法将稀土钼片与钼筒、用于加热的金属钨丝焊接起来，经过排气、激活处理后制成稀土钼实验磁控管。用标准方法测定经过不同激活温度处理、在600℃下测试的次级发射系数，见图4，其寿命实验数据见表2。
表1 维式硬度表
| 样品名称 | 维式硬度值(HV5) |
| Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量10％) | 242.5 |
| Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量15％) | 289 |
| Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量20％) | 355.5 |
| Mo-La2O3-Y2O3(稀土含量31.8％) | 327 |
表2 二元稀土钼材料的次级发射寿命实验
Claims (2)
1、一种二元稀土钼次级发射材料，其特征在于：它含有La2O3和Y2O3两种稀土氧化物，其稀土氧化物占钼的总重量为10-40％(重量百分比)，其中，La2O3∶Y2O3＝1∶3(重量比)。
2、根据权利要求1所述的二元稀土钼次级发射材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)在钼的氧化物或钼粉中，以稀土硝酸盐水溶液形式加入一定量的二元稀土氧化物La2O3和Y2O3，然后在500-550℃的氢气中处理1-5小时，所掺杂的稀土硝酸盐分解为相应的稀土氧化物；
(2)经过800-1000℃的还原处理后，得到掺杂稀土氧化物的钼粉，然后采用粉末冶金的方法制备稀土钼次级发射材料；
(3)采用常规机加工方法制备满足要求的筒、片状材料。
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