《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》是安徽華東光電技術研究所於2012年3月30日申請的專利，該專利的申請號為2012100908173，公布號為CN102637566A，授權公布日為2012年8月15日，發明人是吳華夏、鄧清東、賀兆昌、宋田英、張麗。
《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》公開了一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法，鋇鎢陰極包括陰極鉬筒（3）和填充在陰極鉬筒（3）內的雙層基底，雙層基底包括上層和下層，上層是採用圓球形狀的鎢粉做為基底材料壓制而成的球形鎢粉層（1），且鎢粉的粒徑是4微米；下層是採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成的鎢錸合金層（2），且鎢粉和錸粉按照20％:80％比例混合均勻。具有上述特殊結構的該種大電流密度的鋇鎢陰極採用雙層基底，上層採用特定形狀特定顆粒的鎢粉做為基底材料壓制而成，下層採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成，可穩定地提供100安/平方厘米的電流密度，滿足大功率、高頻率微波器件對陰極的需求，為微波器件的發展提供強有力的保障。
2018年12月20日，《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法
- 公告號：CN102637566A
- 授權日：2012年8月15日
- 申請號：2012100908173
- 申請日：2012年3月30日
- 申請人：安徽華東光電技術研究所
- 地址：安徽省蕪湖市弋江區城南高新技術開發區華廈科技園
- 發明人：吳華夏、鄧清東、賀兆昌、宋田英、張麗
- Int.Cl.：H01J23/04(2006.01)I; H01J9/02(2006.01)I; B22F7/04(2006.01)I
- 代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
- 代理人：張小虹
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2012年3月，隨著時代的發展，科學的進步，微波器件越來越朝著大功率、高頻率的方向邁進，這對作為微波器件電子源的陰極是一個巨大的考驗，尤其是進入毫米波段、太赫茲波段後，對電子注的電流密度需求非常大，需要陰極能穩定的提供幾十甚至上百安培每平方厘米的電流密度。傳統的鋇鎢陰極由於陰極海綿體的盲孔較多，孔隙結構不均勻，陰極活性物質的儲備不夠豐富，陰極活性物質中的鋇含量低，且陰極活性物質與傳統的純鎢陰極基底反應過快，大量的活性物質很快蒸發了，陰極不僅發射電流偏小，在支取大電流的狀態下，還不能持久穩定工作，難以滿足微波器件大功率、高頻率發展的需要。
發明內容
專利目的
《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》提供一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法，其目的是使得電流密度能達100安/平方厘米，滿足微波器件大功率、高頻率發展的需要。
技術方案
《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》的技術方案是該種大電流密度的鋇鎢陰極包括陰極鉬筒和填充在陰極鉬筒內的雙層基底，所述的雙層基底包括上層和下層，上層是採用圓球形狀的鎢粉做為基底材料壓制而成的球形鎢粉層，下層是採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成的鎢錸合金層。
所述的上層球形鎢粉的粒徑是2微米～10微米，優選為4微米。
所述的鎢錸合金層中的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻，鎢粉和錸粉的配比優選為20％:80％。
一種用於製備上述鋇鎢陰極的方法包括：
1）取任意形狀的、顆粒度小於50微米的鎢粉和錸粉在氫氣中淨化退火，在800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘；
2）將淨化後的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻，優選比例為20％:80％，製備出鎢錸合金粉料；
3）取粒徑2微米～10微米、類似圓球形狀的球形鎢粉，在氫氣中淨化退火，800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘，球形鎢粉的優選粒徑4微米；
4）稱取適量球形鎢粉，填充在陰極鉬筒中，並使粉料平實；
5）再稱取適量鎢錸混合粉料，填充在步驟4）後的陰極鉬筒中，並使粉料平實；
6）使用8～15噸/平方厘米的壓力對陰極進行壓制，將陰極基底的孔度控制在28％～40％，優選控制在33％～35％；
7）在氫氣中對壓制後的陰極進行燒結，1400攝氏度～1600攝氏度環境中保溫30～70分鐘；
8）採用3.5BaCO3·0.5CaCO3·2Al的鋁酸鹽在露點低於-60攝氏度的乾燥氫氣中對燒結後的陰極進行浸漬，浸漬工藝是在1250攝氏度～1300攝氏度時保溫7分鐘～12分鐘，然後在2分鐘之內升至1740攝氏度～1780攝氏度，保溫30秒～70秒，隨後降溫；
9）去除陰極表面多餘的陰極鹽，並根據圖紙尺寸進行機械加工；
10）使用氮氣做為介質，對陰極表面進行離子刻蝕清洗，使陰極發射表面露出新鮮的開孔。
改善效果
具有上述特殊結構的該種大電流密度的鋇鎢陰極採用雙層基底，上層採用特定形狀特定顆粒的鎢粉做為基底材料壓制而成，下層採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成，可穩定地提供100安/平方厘米的電流密度，滿足大功率、高頻率微波器件對陰極的需求，為微波器件的發展提供強有力的保障。
附圖說明
圖1為《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》中鋇鎢陰極的結構示意圖。
在圖1中，1、球形鎢粉層；2、鎢錸合金層；3、陰極鉬筒。
技術領域
《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》涉及一種鋇鎢陰極，尤其是涉及一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法。
權利要求
1.一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的鋇鎢陰極包括陰極鉬筒（3）和填充在陰極鉬筒（3）內的雙層基底，所述的雙層基底包括上層和下層，上層是採用圓球形狀的鎢粉做為基底材料壓制而成的球形鎢粉層（1），下層是採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成的鎢錸合金層（2）；所述的大電流密度的鋇鎢陰極的製備方法包括：
1）取任意形狀的、顆粒度小於50微米的鎢粉和錸粉在氫氣中淨化退火，在800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘；
2）將淨化後的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻，製備出鎢錸合金粉料；
3）取粒徑2微米～10微米、類似圓球形狀的球形鎢粉，在氫氣中淨化退火，800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘；
4）稱取適量球形鎢粉，填充在陰極鉬筒（3）中，並使粉料平實；
5）再稱取適量鎢錸混合粉料，填充在步驟4）後的陰極鉬筒（3）中，並使粉料平實；
6）使用8～15噸/平方厘米的壓力對陰極進行壓制，將陰極基底的孔度控制在28％～40％；
7）在氫氣中對壓制後的陰極進行燒結，1400攝氏度～1600攝氏度環境中保溫30～70分鐘；
8）採用3.5BaCO3·0.5CaCO3·2Al的鋁酸鹽在露點低於-60攝氏度的乾燥氫氣中對燒結後的陰極進行浸漬，浸漬工藝是在1250攝氏度～1300攝氏度時保溫7分鐘～12分鐘，然後在2分鐘之內升至1740攝氏度～1780攝氏度，保溫30秒～70秒，隨後降溫；
9）去除陰極表面多餘的陰極鹽，並根據圖紙尺寸進行機械加工；
10）使用氮氣做為介質，對陰極表面進行離子刻蝕清洗，使陰極發射表面露出新鮮的開孔。
2.根據權利要求1所述的一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的上層球形鎢粉的粒徑是2微米～10微米。
3.根據權利要求1或2所述的一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的鎢錸合金層（2）中的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻。
4.根據權利要求2所述的一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的上層球形鎢粉的粒徑優選為4微米。
5.根據權利要求3所述的一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的鎢錸合金層（2）中的鎢粉和錸粉的配比優選為20％:80％。
6.根據權利要求1所述的一種大電流密度的鋇鎢陰極，其特徵在於：所述的陰極基底的孔度優選控制在33％～35％。
實施方式
圖1所示為《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》中鋇鎢陰極的結構示意圖，該種大電流密度的鋇鎢陰極包括陰極鉬筒3和填充在陰極鉬筒3內的雙層基底，雙層基底包括上層和下層，上層是採用圓球形狀的鎢粉做為基底材料壓制而成的球形鎢粉層1，下層是採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成的鎢錸合金層2。
上層球形鎢粉層1的球形鎢粉的粒徑是2微米～10微米，優選為4微米；下層鎢錸合金層2中的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻，配比優選為20％:80％。
一種用於製備大電流密度的鋇鎢陰極的方法包括：
1）取任意形狀的、顆粒度小於50微米的鎢粉和錸粉在氫氣中淨化退火，在800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘；
2）將淨化後的鎢粉和錸粉按照10％～50％:90％～50％的比例混合均勻，製備出鎢錸合金粉料；鎢粉和錸粉的配比優選為20％:80％。
3）取粒徑2微米～10微米、類似圓球形狀的球形鎢粉，在氫氣中淨化退火，800攝氏度～950攝氏度環境中保溫20分鐘～30分鐘，球形鎢粉的粒徑優選為4微米；
4）稱取適量球形鎢粉，填充在陰極鉬筒3中，並使粉料平實；
5）再稱取適量鎢錸混合粉料，填充在步驟4）後的陰極鉬筒3中，並使粉料平實；
6）使用8～15噸/平方厘米的壓力對陰極進行壓制，將陰極基底的孔度控制在28％～40％，優選控制在33％～35％；
7）在氫氣中對壓制後的陰極進行燒結，1400攝氏度～1600攝氏度環境中保溫30～70分鐘；
8）採用3.5BaCO3·0.5CaCO3·2Al的鋁酸鹽在露點低於-60攝氏度的乾燥氫氣中對燒結後的陰極進行浸漬，浸漬工藝是在1250攝氏度～1300攝氏度時保溫7分鐘～12分鐘，然後在2分鐘之內升至1740攝氏度～1780攝氏度，保溫30秒～70秒，隨後降溫；
9）去除陰極表面多餘的陰極鹽，並根據圖紙尺寸進行機械加工；
10）使用氮氣做為介質，對陰極表面進行離子刻蝕清洗，使陰極發射表面露出新鮮的開孔。
該種大電流密度的鋇鎢陰極採用雙層基底，上層採用特定形狀特定顆粒的鎢粉做為基底材料壓制而成，下層採用鎢粉與錸粉混合做為基底材料壓制而成，可穩定地提供100安/平方厘米的電流密度，滿足大功率、高頻率微波器件對陰極的需求，為微波器件的發展提供強有力的保障。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種大電流密度的鋇鎢陰極及其製備方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
