Технологический процесс изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет ЛЭТИ
Технология материалов и элементов электронной техники
Курсовая работа на тему
Технологический процесс изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода
Санкт-Петербург 2011г.
Содержание
1.Получение и свойства карбидов вольфрама
.1 Получение карбидов вольфрама
.2 Свойства карбидов вольфрама
2.Основные конструкции и параметры ВТКК
3.Подготовка вольфрамовой торированной проволоки
.Особенности изготовления решетки
.Технология карбидирования
5.1 Оптимизация структуры карбидного слоя
.2 Активирование ВТКК
. Факторы, влияющие на долговечность ВТКК
. Список литературы
1. Получение и свойства карбидов вольфрама
.1 Получение карбидов вольфрама
Для изготовления ВТКК используется торированный вольфрам ВТ-15 (с присадкой 1,5...2% ТhО ) и вольфраморениевый сплав с добавкой тория ВР10Т2 (10 % Rе и 1,5...2 % ТhО ), отличающийся от первого большей пластичностью, особенно в отожженном состоянии. Оба сплава изготавливаются методом порошковой металлургии в виде проволоки или ленты. При большем процентном содержании тория повышается хрупкость материала и затрудняется его механическая обработка, при меньшем - снижается эмиссионная способность катода.
Способы получения карбидов вольфрама можно подразделить на следующие основные группы: синтез из элементов; восстановление оксидов углем; химическое выделение из сплава; электролиз расплавленных сред; осаждение из газовой фазы. Последний метод - один из наиболее перспективных для получения карбидов высокой чистоты и монокристаллов, так как является совокупностью атомарных (молекулярных) реакций в газовой фазе, что и обеспечивает максимальную плотность и чистоту образующегося осадка, а при определенных условиях - получение монокристаллов.
Карбиды могут быть получены в виде покрытий или в компактной форме тремя способами газофазного осаждения.
.Прямое осаждение карбида из газовой смеси летучего галогенида металла, водорода и какого-либо углеводорода, по схематической реакции
+ Спит + Н2 МеСтв +НС1 + Н2.
. Разложение летучего галогенида металла на поверхности графита при достаточно высокой температуре, для обеспечения взаимной диффузии углерода и осажденного металла:
графит + МеС1х МеСтв + С12
. Науглероживание твердого металла в среде углеводорода:
Метв+С Н МеСтв+Н2
Для карбидирования катодов мощных электронных приборов широко используется третий способ, при этом в качестве углеводорода применяются бензол или природный газ. Процесс проводят в вакууме или в атмосфере водорода.
.2 Свойства карбидов вольфрама
Карбиды обладают невысокой термостойкостью, что определяется жесткостью их кристаллической решетки и сравнительно невысоким коэффициентом термического расширения. Углерод в монокарбиде, как уже отмечалось, связан недостаточно сильно и при нагревании до 2300 К сравнительно легко удаляется из решетки, при этом WС переходит в W С.
Карбиды обладают металлической проводимостью, причем WС имеет большие тепло- и электропроводности по сравнению с W2С. С повышением температуры удельное электрическое сопротивление карбидов растет по линейному закону, причем более резко у W2С. Работа выхода выше W2С. Лучеиспускательная способность также выше W2С и зависит от степени шероховатости и химической чистоты поверхности.
Карбиды вольфрама обладают высокой твердостью и хрупкостью, что обусловлено их кристаллической структурой и высокой прочностью связей в решетке.
Карбиды вольфрама достаточно химически устойчивы для применения в агрессивных средах. В диапазоне температур 1100...1300 К пары воды существенно влияют на стабильность карбидов, особенно WС, приводя к обезуглероживанию, что является одной из причин декарбидирования ВТКК при эксплуатации.
Некоторые свойства карбидов вольфрама приведены в табл. 1.
Таблица 1
В зависимости от режимов карбидирования структура карбидного слоя может быть весьма разнообразной: массивной, слоистой, столбчатой. Как показывает практика, наиболее благоприятно формирование слоистой структуры карбидов. Эта структура отличается большей по сравнению с другими структурами диффузионной проницаемостью для тория вследствие большей развитости границ зёрен и фаз.
2. Основные конструкции и параметры ВТКК
Развитие и совершенствование ВТКК привело к созданию двух наиболее часто применяемых в мощных электронных приборах конструкций: решетчатой (рис. 1) и стержневой (рис. 2).
Решетчатая конструкция позволяет существенно увеличить эффективную поверхность катода и снизить влияние охлажденных концов. Она представляет собой цилиндрическую сетчатую систему, состоящую из двух многозаходных спиралей, идущих навстречу друг другу с углами навивки и 180 - . Точки пересечения нитей эквипотенциальны и могут быть сварены контактной электросваркой. Как правило, число право- и левозаходных спиралей (нитей) одинаково (решетка имеет п пар спиралей), однако в некоторых случаях для повышения эффекти?/p>