Технологический процесс изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?ности применяют различное число право- и левозаходных спиралей. Иногда для повышения формоустойчивости катода за счет натяга, компенсирующего термическое расширение катода, применяют расположение нитей вдоль продольной оси.
Стержневые катоды применяются в приборах ячейкового типа СВЧ диапазона, где требуются короткие и относительно толстые катоды. Для выравнивания температуры вдоль катода предусмотрены участки на его концах с меньшим поперечным сечением (шейки).Такие катоды могут иметь карбидный слой большой толщины (до 100 мкм) и повышенную до 2100 К рабочую температуру, что увеличивает их эффективность при достаточной долговечности.
Основными параметрами, определяющими эксплуатационные свойства катодов, являются удельная мощность накала, эффективность и долговечность (срок службы).
Рис. 3
Рис. 4
На рис. 3 представлены зависимости удельной эмиссии, удельной мощности накала и эффективности ВТКК от его рабочей температуры, на рис 4 - зависимость долговечности ВТКК от диаметра проволоки и степени карбидирования при рабочей температуре 2000 К и зависимость изменения долговечности от температуры. Путём изменения раб. темп. ВТКК, можно менять его характеристики в широких пределах. Однако с ростом температуры, несмотря на улучшение эмиссионных свойств и эффективности ВТКК, резко снижается его долговечность. Оптимальная рабочая температура определяется как конструктивными особенностями катода, так и параметрами прибора, в которых применен ВТКК, и лежит в диапазоне 2000 50 К.
3. Подготовка вольфрамовой торированной проволоки
Основными причинами малой механической прочности ВТКК, исходным материалом для которого является вольфрам марок ВТ15 и ВР10Т2,являются:
бинарная система проволок, составляющих катод, т. е. наружная поверхность - карбид вольфрама, внутренняя - вольфрам;
наличие у исходной проволоки достаточно большой приповерхностной зоны с повышенной микротвердостью, т. е. дефектного слоя. Если первая из причин является свойством ВТКК, то вторая - следствием термомеханической обработки (волочение) исходного материала в процессе изготовления проволоки. Наличие деформированного слоя, а также развитого микрорельефа поверхности снижает механическую прочность исходного материала из-за большой напряженной области и поверхностных дефектов. Последнее усугубляется процессом карбидирования. Наиболее эффективным методом обработки вольфрамовой проволоки (очистка от аквадага, удаление дефектного слоя) является электрохимическое полирование, в процессе которого на металле образуется тонкая оксидная пленка, затрудняющая растравливание металла под действием раствора. Толщина оксидной пленки меньше на микровыступах и больше на микровпадинах. Кроме того, в микровпадинах удерживается вязкий слой продуктов реакции металла с раствором. Все это приводит к тому, что микровыступы, на которых плотность тока больше, растворяются быстрее, чем микровпадины, и, следовательно, происходит сглаживание неровностей на поверхности металла, а также снятие дефектного слоя.
Рис. 5
При электрохимическом полировании обрабатываемое изделие служит анодом. Эффективность сглаживания микронеровностей зависит от состава электролита, режима электролиза и степени шероховатости поверхности. Основное значение при этом имеет анодная поляризация. На рис. 5 приведена кривая зависимости тока от напряжения при электрополировании.
Участок кривой АБ соответствует нормальному растворению анода с теоретическим выходом по току. Скорость диффузии продуктов анодного растворения в этой области больше скорости растворения, причем разница между этими скоростями уменьшается при приближении к точке Б. На участке БВ скорость растворения становится больше скорости диффузии и происходит накопление продуктов анодного растворения на поверхности анода. Результатом этого является повышение сопротивления и падение тока.
Предельный ток, соответствующий участку ВГ, характеризует процесс формирования на аноде пассивной пленки. При этом напряжение возрастаетает, а ток практически остается постоянным. По достижении напряжения, соответствующего точке перегиба Г, на кривой ГД начинается новый этап процесс выделение газообразного кислорода. Сглаживание поверхности анода (в нашем случае вольфрамовая проволока) происходит на горизонталь участке кривой и после второго перегиба в точке Г.
При электрохимическом полировании катод должен быть химически устойчив, а его поверхность в несколько раз больше анодной поверхности, что облегчает регулирование процесса по напряжению.
Для электрохимического полирования вольфрама в основном используют щелочные электролиты различного состава.
Введение гидроксида аммония в щелочные растворы позволило повысить качество обработки поверхности и значительно интенсифицировать процесс электрополирования вольфрама за счет повышения предельной плотности тока и снижения анодной поляризации вследствие активирующего воздействия NH3 на растворение первичных продуктов окисления вольфрама.
Несмотря на явные преимущества, щелочно-аммиачные растворы по сравнению со щелочными имеют ряд недостатков. Это высокая летучесть, токсичность и нестабильность состава по содержанию аммиака.
Исследования полированной вольфрамовой проволоки показали повышение ее механической прочности. Кроме того, с нивелированной поверхности проволоки м