收集极电极材料、其制备、表面处理方法及包含其的收集极技术

本发明专利技术公开了一种收集极电极材料，该电极材料为难熔金属‑铜合金，难熔金属作为弥散相均匀分散在铜基体中；所述电极材料中，难熔金属的含量为2‑5wt％，铜的含量为95‑98wt％。将该电极材料采用离子束表面改性工艺在该电极材料表面形成密集且均匀分布的尖锥微观形貌，有效且方便地降低了二次电子发射系数，改善了包括其的收集极的使用效率。本发明专利技术还公开了该电极材料的制备方法、表面处理方法及包含其的收集极。

【技术实现步骤摘要】
收集极电极材料、其制备、表面处理方法及包含其的收集极
本专利技术涉及真空电子器件领域。更具体地，涉及一种收集极电极材料、其制备、表面处理方法及包含其的收集极。
技术介绍
在包括多级降压收集极的行波管中，二次电子的存在对行波管效率和电子回流率有重要影响。从收集极电极发射出的二次电子可能被较高电位的电极收集，从而降低了收集极的效率。如果回流到行波管的高频和电子束互作用区，会产生较大的信号噪声，影响管子的整体性能，甚至引起振荡、烧毁管子等，危害极大。从理论上来讲，多级降压收集极可使电子按不同的速度分类收集，即较高动能的电子经过较高的减速场后被较低电位的电极收集，而对较低动能的电子则采用较高电位的电极，这样能降低电子与表面的碰撞损耗，将电子的部分动能回馈电源。设计合理的多级降压收集极可以提高行波管的整管效率。然而，离开互作用区的电子的能量并非理想的阶梯分布，不可能都被多级降压收集极有效收集。实际上，多级降压收集极的作用一定程度上受限于收集极材料的二次电子发射。无氧铜是常用的收集极材料，焊接性能好，导热率和导电率优异。但是无氧铜的二次电子发射系数最大值达1.3-1.4。目前常用的降低二次电子系数的方法是对无氧铜表面处理，具体方法是：使用离子束同时轰击无氧铜样品和钼靶(或其它难熔金属及合金靶)，被离子束轰击下来的钼原子沉积在无氧铜样品上。因为钼原子的溅射率相对较低，表面上形成钼原子的微小聚集区域，这些微小聚集区域起着掩模的作用，而其周围的铜原子则被离子较快地溅射掉，从而形成尖锥结构。当一次电子打到尖锥侧面或底部时，产生的二次电子大部分被附近的尖锥所截获，从而降低二次电子的发射系数。但这种方法需要安装靶材，且需要精确控制钼的沉积和溅射速率，才能获得理想的微观形貌，处理效果的一致性难以保证。另外一方面，对于离子溅射不到的区域仍然有钼的沉积，如果清理不干净，后期钎焊时容易脱落而形成多余物。清理难度很大，需要花费大量时间。因此，需要提供一种新的能方便且很好的降低二次电子系数的方法。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种收集极电极材料，以解决现有的方法中无法很好、且方便有效地降低收集极的二次电子系数的问题。本专利技术的第二个目的在于提供一种收集极电极材料的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种收集极电极材料的表面处理方法。本专利技术的第四个目的在于提供一种收集极。为达到上述第一个目的，本专利技术提供一种收集极电极材料，该电极材料为难熔金属-铜合金，难熔金属作为弥散相均匀分散在铜基体中；所述电极材料中，难熔金属的含量为2-5wt％，铜的含量为95-98wt％。优选地，所述难熔金属选自钨、钼、铼或钨、钼、铼中任意两种或多种形成的合金中的一种。优选地，采用离子束表面改性工艺对所述电极材料进行表面处理，以在该电极材料的表面形成有均匀的尖锥。优选地，所述难熔金属的直径为1-10μm。为达到上述第二个目的，本专利技术提供一种收集极电极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：将铜粉与难熔金属粉末混合、球磨、过筛、装模、压制成型，得坯体；将该坯体在氢气气氛中烧结，烧结温度为800-900℃，保温时间在2h以上；将得到的坯体在真空中烧结，烧结温度为1000-1050℃，保温时间在2h以上，得到收集极电极材料。优选地，在烧结过程中，所述真空的真空度优于10-3Pa。优选地，所述制备方法还包括，采用离子束表面改性工艺对得到的收集极电极材料进行表面处理，以得到表面形成有均匀的尖锥的电极材料。优选地，所述压制成型为冷等静压成型，成型的压力在200MPa以上。优选地，所述铜粉的直径为1-10μm。为达到上述第三个目的，本专利技术提供一种收集极电极材料的表面处理方法，所述表面处理方法包括如下步骤：采用离子束表面改性工艺对所述电极材料进行表面处理，以得到表面形成有均匀的尖锥的电极材料。优选地，所述离子束表面改性工艺为离子束溅射工艺，采用的离子为氩离子，能量为1000-1500eV，密度为1-4mA/cm2，处理温度为400-600℃。为达到上述第四个目的，本专利技术提供一种收集极，其包括电极，所述电极的材料为如上第一个目的提供的电极材料。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的收集极电极材料中难熔金属作为弥散相均匀地分散在铜基体中，且其具有理想的微观形貌，将该电极材料直接采用离子束溅射即可在该电极材料表面形成密集且均匀分布的尖锥微观形貌，有效且方便地降低了二次电子发射系数，改善了包括其的收集极的使用效率。本专利技术的电极材料的制备方法中，通过控制铜粉与难熔金属的添加量，并进一步将压制成型的坯体先后在氢气气氛和真空中按特定的温度烧结，以得到上述形貌均匀，且有效且方便地降低二次电子发射系数的收集极电极材料。从而使得包含以该电极材料制备得到的电极的收集极的使用效率更高，节省了其使用成本。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例1制备得到的电极材料经离子束改性处理后的SEM图。图2示出本专利技术实施例1制备得到的电极材料经离子束改性处理后与现有的纯无氧铜材料以及目前使用的表面改性后无氧铜材料(加钼靶)的二次电子发射特征示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一个实施例提供一种收集极电极材料，该电极材料为难熔金属-铜合金，难熔金属作为弥散相均匀分散在铜基体中；所述电极材料中，难熔金属的含量为2-5wt％，铜的含量为95-98wt％。本实施例中，收集极包括但不限于空间行波管多级降压收集极，该技术方案中以难熔金属-铜合金为收集极电极材料，同时限定该合金中难熔金属与铜的添加量，使难熔金属均匀的分散在铜基体中，使得该材料不仅具有高硬度、抗变形能力，同时还具有与无氧铜材料相当的高导热、导电和良好的焊接性能。将该电极材料用于制备收集极的电极时，直接采用离子束溅射该电极表面的方式在该电极材料表面形成密集且均匀分布的尖锥微观形貌，有效且方便地降低了二次电子发射系数，改善了该收集极的使用效率以及回收效率。本实施例中，难熔金属可选自钨(W)、钼(Mo)、铼(Re)、钨-钼合金、钨-铼合金、钼-铼合金、钨-钼-铼合金中的一种。应当理解，该合金中，难熔金属呈颗粒状分散在铜基体中。在一个优选示例中，难熔金属的直径为1-10μm、进一步其还可优选为包括但不限于2-8μm、3-7μm、4-6μm等。在一个优选示例中，采用离子束表面改性工艺对所述电极材料进行表面处理，以在该电极材料的表面形成有均匀的尖锥。此时，该电极材料结构更均匀，具有低的二次电子发射系数，将该具有均匀尖锥的电极材料用于制备收集极的电极用于收集极中，极大地改善了该收集极的使用效率。本专利技术的实施例还提供上述收集极电极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将铜粉与难熔金属粉末混合、球磨、过筛、装模、压制成型，得坯体；将该坯体在氢气气氛中烧结，烧结温度为800-900℃，保温时间在2h以上；进一步将该坯体在真空中烧结，烧结温度为1000-1050℃，保温时间在2h以上，得到多级降压收集极的电极材料。可以理解，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收集极电极材料，其特征在于，该电极材料为难熔金属‑铜合金，难熔金属作为弥散相均匀分散在铜基体中；所述电极材料中，难熔金属的含量为2‑5wt％，铜的含量为95‑98wt％。

【技术特征摘要】
1.一种收集极电极材料，其特征在于，该电极材料为难熔金属-铜合金，难熔金属作为弥散相均匀分散在铜基体中；所述电极材料中，难熔金属的含量为2-5wt％，铜的含量为95-98wt％。2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述难熔金属选自钨、钼、铼或钨、钼、铼中任意两种或多种形成的合金中的一种。3.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，采用离子束表面改性工艺对所述电极材料进行表面处理，以在该电极材料的表面形成有均匀的尖锥。4.如权利要求1-3任一项所述的电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铜粉与难熔金属粉末混合、球磨、过筛、装模、压制成型，得坯体；将该坯体在氢气气氛中烧结，烧结温度为800-900℃，保温时间在2h以上；将得到的坯体在真空中烧结，烧结温度为1000-1050℃，保温时间在2h以上，得到收集极电极材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世柯，梁文龙，王淑敏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11