CN113333885A - 一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及多孔薄壁钼板去毛刺技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法，其中装置包括导电棒、电解槽以及高频单脉冲电源，其中：导电棒包括一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒；一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒均设置在电解槽的绝缘支撑上，阳极导电棒设置在两组阴极导电棒的中间；高频单脉冲电源的正极与阳极导电棒连接，负极与阴极导电棒连接。本发明通过脉冲电化学方法，使阳极、双侧平行阴极间的电场均匀，从而可有效地消除了钼栅极前期加工工序中残存的细小毛刺，有效的提高了钼栅极聚焦加速引出束流过程中的稳定性，进而增加了离子推力器的工作可靠性。

Description

一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法

技术领域

本申请涉及多孔薄壁钼板去毛刺技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法。

背景技术

离子推力器为航天器的高精度姿态调整、南北位置保持、轨道转移、大气阻尼补偿、深空探测主推进等空间任务提供先进动力支持，已经成为航天器先进性的主要标志之一。

栅极是离子推力器的关键部组件，为多孔薄壁曲面构件，通过栅极电压差形成静电场，聚焦并加速引出放电室内工质气体电离后产生的离子束流，从而产生推力，离子推力器高可靠的关键是离子推力器束流稳定引出，而束流稳定引出的前提是栅极稳定工作，栅极毛刺会使栅间静电场发生畸变，电荷累积发生尖端放电，进而导致束流闪烁，推力器不能稳定工作。

现有技术没有考虑钼栅极毛刺对束流长期稳定可靠引出的影响，在钼栅极组装至离子推力器产品前，缺乏有效的消除钼栅极毛刺的方法，从而会影响束流聚焦加速引出过程中工作的可靠性。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法，在钼栅极组装至离子推力器产品前，有效地消除钼栅极前期加工工序中残存的细小毛刺，进而提高了束流聚焦加速引出过程中的稳定性，增加了离子推力器的工作可靠性。

为了实现上述目的，本申请提供了一种离子推力器钼栅极去毛刺装置，包括导电棒、电解槽以及高频单脉冲电源，其中：导电棒包括一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒；一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒均设置在电解槽的绝缘支撑上，阳极导电棒设置在两组阴极导电棒的中间；高频单脉冲电源的正极与阳极导电棒连接，负极与阴极导电棒连接。

进一步的，待去毛刺钼栅极设置在电解槽内，并且位于阳极导电棒的正下方。

进一步的，待去毛刺钼栅极两侧通过阳极导电挂钩悬挂固定在阳极导电棒的正下方，待去毛刺钼栅极中间还设置有与阳极导电棒悬挂连接的阳极绝缘挂钩。

进一步的，电解槽内还设置有两组阴极工装，两组阴极工装分别设置在两组阴极导电棒的正下方。

进一步的，阴极工装两侧通过阴极导电挂钩悬挂固定在阴极导电棒的正下方，阴极工装中间还设置有与阴极导电棒悬挂连接的阴极绝缘挂钩。

进一步的，待去毛刺钼栅极平行的设置在两组阴极工装之间，待去毛刺钼栅极与两组阴极工装之间产生均匀电场。

进一步的，电解槽中的电解液由甘油、盐酸溶液、硫酸溶液、铬酐、甘油以及去离子水配制而成，电解液为饱和溶液，且PH值为4-5。

此外，本申请还提供了一种离子推力器钼栅极去毛刺装置的方法，包括如下步骤：步骤1：将待去毛刺钼栅极和两组平行阴极工装通过挂钩分别悬挂固定至阳极导电棒和两组阴极导电棒上，组成阳极和双侧平行阴极；步骤2：将阳极导电棒和两组阴极导电棒放置于电解槽绝缘支撑上，通过调节挂钩长度和导电棒之间的距离，使钼栅极和阴极工装完全浸入电解液中，且待去毛刺钼栅极放置于左右双侧平行阴极工装的中心处；步骤3：将阳极导电棒和两组阴极导电棒分别连接至高频单脉冲电源的正极和负极接线端；步骤4：调整高频单脉冲电源参数，通过脉冲电化学方法，实现钼栅极细小毛刺的消除；步骤5：关闭高频单脉冲电源，将去毛刺后的钼栅极从电解液中取出；步骤6：清洗去除钼栅极表面附着电解液；步骤7：检查钼栅极外观和钼栅极小孔孔径前后差距，评判去毛刺效果。

进一步的，在步骤4中，调整高频单脉冲电源参数，其中：脉冲频率为50HZ，脉冲占空比为30％，脉冲电压为5-10V。

进一步的，其特征在于，在步骤7中，钼栅极小孔孔径前后差距变化量小于0.03mm。

本发明提供的一种离子推力器钼栅极去毛刺装置及方法，具有以下有益效果：

本发明针对离子推力器钼栅极的工作特点，在钼栅极组装至离子推力器产品前，通过脉冲电化学方法，使钼栅极充当阳极，并采用与待去毛刺钼栅极外形轮廓一致的阴极工装，使阳极、双侧平行阴极间的电场均匀，从而可有效地消除了钼栅极前期加工工序中残存的细小毛刺，有效的提高了钼栅极聚焦加速引出束流过程中的稳定性，进而增加了离子推力器的工作可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的一种离子推力器钼栅极去毛刺装置的结构示意图；

图中：1-阳极导电棒、2-阴极导电棒、3-绝缘支撑、4-阴极绝缘挂钩、5-阴极导电挂钩、6-阴极工装、7-待去毛刺钼栅极、8-电解槽、9-阳极导电挂钩、10-阳极绝缘挂钩、11-高频单脉冲电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提供了一种离子推力器钼栅极去毛刺装置，包括导电棒、电解槽8以及高频单脉冲电源11，其中：导电棒包括一组阳极导电棒1以及两组阴极导电棒2；一组阳极导电棒1以及两组阴极导电棒2均设置在电解槽8的绝缘支撑3上，阳极导电棒1设置在两组阴极导电棒2的中间；高频单脉冲电源11的正极与阳极导电棒1连接，负极与阴极导电棒2连接。

具体的，本申请实施例提供的离子推力器钼栅极去毛刺装置在钼栅极组装至离子推力器产品前，通过脉冲电化学方法，可以有效的消除钼栅极前期加工工序中残存的细小毛刺，能够提高钼栅极聚焦加速引出束流过程中的稳定性，进而增加了离子推力器的工作可靠性。脉冲电化学法主要利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应，从而达到毛刺溶解去除的功效。电解槽8主要用于放置待去毛刺钼栅极7、阴极工装6以及电解液，是毛刺溶解消除的反应装置。导电棒包括阳极导电棒1和两组阴极导电棒2，放置在电解槽8的绝缘支撑3上，实现了与电解槽8的相对绝缘，阳极导电棒1主要用于悬挂固定待去毛刺钼栅极7，阴极导电棒2主要用于悬挂固定阴极工装6。高频单脉冲电源11主要用于向阳极导电棒1以及两组阴极导电棒2直接提供电流。毛刺去除过程中，通过高频单脉冲电源11向阳极导电棒1以及两组阴极导电板施加电流，此时导电棒下方悬挂的待去毛刺钼栅极7以及阴极工装6之间会形成均匀的电场，由于钼栅极上毛刺的部位电流最集中，电流密度也最大，在电解液的作用下，毛刺很快会被溶解消除。

进一步的，待去毛刺钼栅极7设置在电解槽8内，并且位于阳极导电棒1的正下方。待去毛刺钼栅极7主要用于在脉冲电化学去除毛刺的过程中充当反应的阳极。

进一步的，待去毛刺钼栅极7两侧通过阳极导电挂钩9悬挂固定在阳极导电棒1的正下方，待去毛刺钼栅极7中间还设置有与阳极导电棒1悬挂连接的阳极绝缘挂钩10。高频单脉冲电源11的电流首先会通过正极流入阳极导电棒1，然后通过两侧的阳极导电挂钩9流入待去毛刺钼栅极7中，使其在毛刺去除过程中能够形成电场。阳极绝缘挂钩10主要起到悬挂固定待去毛刺钼栅极7的作用，通过调整阳极导电挂钩9与阳极绝缘挂钩10可以实现对待去毛刺钼栅极7悬挂位置的调整。

进一步的，电解槽8内还设置有两组阴极工装6，两组阴极工装6分别设置在两组阴极导电棒2的正下方。两组阴极工装6主要用于在脉冲电化学去除毛刺的过程中充当反应的阴极。

进一步的，阴极工装6两侧通过阴极导电挂钩5悬挂固定在阴极导电棒2的正下方，阴极工装6中间还设置有与阴极导电棒2悬挂连接的阴极绝缘挂钩4。高频单脉冲电源11的电流首先会通过负极流入阴极导电棒2，然后通过两侧的阴极导电挂钩5流入阴极工装6中，使其在毛刺去除过程中能够形成电场。阴极绝缘挂钩4主要起到悬挂固定阴极工装6的作用，通过调整阴极导电挂钩5与阴极绝缘挂钩4可以实现对阴极工装6悬挂位置的调整。

进一步的，待去毛刺钼栅极7平行的设置在两组阴极工装6之间，待去毛刺钼栅极7与两组阴极工装6之间产生均匀电场。待去毛刺钼栅极7平行的设置在两组阴极工装6之间，其中，两组阴极工装6均选择与待去毛刺钼栅极7外形轮廓一致的工装，这样使得阳极和双侧阴极之间会形成均匀的电场。

进一步的，电解槽8中的电解液由甘油、盐酸溶液、硫酸溶液、铬酐、甘油以及去离子水配制而成，电解液为过饱和溶液，且PH值为4-5。电解液优选为偏酸性的过饱和溶液，电解效果更好，去除毛刺过程中，待去毛刺钼栅极7和阴极工装6完全浸入电解液中。

此外，本申请实施例还提供了一种离子推力器钼栅极去毛刺装置的方法，包括如下步骤：步骤1：将待去毛刺钼栅极7和两组平行阴极工装6通过挂钩分别悬挂固定至阳极导电棒1和两组阴极导电棒2上，组成阳极和双侧平行阴极；步骤2：将阳极导电棒1和两组阴极导电棒2放置于电解槽8绝缘支撑3上，通过调节挂钩长度和导电棒之间的距离，使钼栅极和阴极工装6完全浸入电解液中，且待去毛刺钼栅极7放置于左右双侧平行阴极工装6的中心处；步骤3：将阳极导电棒1和两组阴极导电棒2分别连接至高频单脉冲电源11的正极和负极接线端；步骤4：调整高频单脉冲电源11参数，通过脉冲电化学方法，实现钼栅极细小毛刺的消除；步骤5：关闭高频单脉冲电源11，将去毛刺后的钼栅极从电解液中取出；步骤6：清洗去除钼栅极表面附着电解液；步骤7：检查钼栅极外观和钼栅极小孔孔径前后差距，评判去毛刺效果。

进一步的，在步骤4中，调整高频单脉冲电源11参数，其中：脉冲频率为50HZ，脉冲占空比为30％，脉冲电压为5-10V。去除毛刺的时间根据待去毛刺钼栅极7实际的表面积进行确定。

进一步的，其特征在于，在步骤7中，钼栅极小孔孔径前后差距变化量小于0.03mm。如果钼栅极小孔孔径前后差距变化量大于0.03mm，去毛刺的效果就得不到最佳效果了，会轻微的破坏产品的结构。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，包括导电棒、电解槽以及高频单脉冲电源，其中：

所述导电棒包括一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒：

一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒均设置在所述电解槽的绝缘支撑上，所述阳极导电棒设置在两组所述阴极导电棒的中间；

所述高频单脉冲电源的正极与所述阳极导电棒连接，负极与所述阴极导电棒连接。

2.如权利要求1所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，所述待去毛刺钼栅极设置在所述电解槽内，并且位于所述阳极导电棒的正下方。

3.如权利要求2所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，所述待去毛刺钼栅极两侧通过阳极导电挂钩悬挂固定在所述阳极导电棒的正下方，所述待去毛刺钼栅极中间还设置有与所述阳极导电棒悬挂连接的阳极绝缘挂钩。

4.如权利要求3所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，电解槽内还设置有两组阴极工装，所述两组阴极工装分别设置在两组所述阴极导电棒的正下方。

5.如权利要求4所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，所述阴极工装两侧通过阴极导电挂钩悬挂固定在所述阴极导电棒的正下方，所述阴极工装中间还设置有与所述阴极导电棒悬挂连接的阴极绝缘挂钩。

6.如权利要求5所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，所述待去毛刺钼栅极平行的设置在两组所述阴极工装之间，所述待去毛刺钼栅极与两组所述阴极工装之间产生均匀电场。

7.如权利要求1所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置，其特征在于，所述电解槽中的电解液由甘油、盐酸溶液、硫酸溶液、铬酐、甘油以及去离子水配制而成，所述电解液为饱和溶液，且PH值为4-5。

8.一种应用权利要求1-7任一项所述的离子推力器钼栅极去毛刺装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将待去毛刺钼栅极和两组平行阴极工装通过挂钩分别悬挂固定至阳极导电棒和两组阴极导电棒上，组成阳极和双侧平行阴极；

步骤2：将阳极导电棒和两组阴极导电棒放置于电解槽绝缘支撑上，通过调节挂钩长度和导电棒之间的距离，使钼栅极和阴极工装完全浸入电解液中，且待去毛刺钼栅极放置于左右双侧平行阴极工装的中心处；

步骤3：将阳极导电棒和两组阴极导电棒分别连接至高频单脉冲电源的正极和负极接线端；

步骤4：调整高频单脉冲电源参数，通过脉冲电化学方法，实现钼栅极细小毛刺的消除；

步骤5：关闭高频单脉冲电源，将去毛刺后的钼栅极从电解液中取出；

步骤6：清洗去除钼栅极表面附着电解液；

步骤7：检查钼栅极外观和钼栅极小孔孔径前后差距，评判去毛刺效果。

9.如权利要求8所述的离子推力器钼栅极去毛刺的方法，其特征在于，在所述步骤4中，调整高频单脉冲电源参数，其中：脉冲频率为50HZ，脉冲占空比为30％，脉冲电压为5-10V。

10.如权利要求8所述的离子推力器钼栅极去毛刺的方法，其特征在于，在所述步骤7中，钼栅极小孔孔径前后差距变化量小于0.03mm。

Images