[发明专利]一种闪光灯用阴极零件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闪光灯用阴极零件的制造方法。

背景技术

阴极组件是闪光灯(典型地包括氙气闪光灯，氦气闪光灯等)的核心部件，而阴极则是阴极组件的心脏，主要用于发射电子，阴极零件的基体为多孔结构，阴极组件的性能主要由阴极基体的孔径大小、孔径分布情况、电子发射物的种类和电子发射物的浸渍情况决定。

阴极组件一般由阴极零件与支撑杆组成，如图1所示，图中1为阴极零件，2为支撑杆，1和2通过焊接方式组合。

传统的闪光灯阴极组件制造方法主要有三种，如下所示：

方法1：将钨丝缠绕在钨杆上，然后在钨丝中浸渍电子发射物，经过烘干和加热处理后得到阴极组件；

方法2：将原料粉末与电子发射物混合均匀，经造粒后使原料粉末具有一定的流动性，用模压机将原料粉末压制成形状比较简单的生坯，后经脱脂除掉生坯中由于造粒引入的有机物，经烧结得到阴极零件，最后将阴极零件与支撑杆焊接组装得到阴极组件；

方法3：将原料粉末造粒使其具有一定的流动性，用模压机将钨粉压制成形状比较简单的生坯，经脱脂除掉生坯中由于造粒引入的有机物，通过后续的烧结得到具有多孔结构的钨块，然后在高温下将铜(或聚合物)溶化并渗入钨块中，经机械加工得到阴极基体所设计的形状，再通过化学和高温处理将铜(或聚合物)除掉，在阴极基体中浸渍电子发射物，经过表面清理、清洗和高温处理后得到阴极零件，如果阴极零件形状比较简单，也可省略渗铜、机加工和去铜工艺，直接在烧结而成的钨块中浸渍电子发射物，后经表面清理、清洗和高温处理后得到阴极零件，最后将阴极零件与支撑杆焊接组装得到阴极组件；

采用传统工艺制造闪光灯用阴极零件存在以下问题：

(1)方法1制备的阴极零件存在电子发射不稳定、电子发射能力弱、易中毒、不耐电子轰击、寿命短等缺点，只能应用于中、小功率的闪光灯，不能应用于大功率闪光灯；

(2)利用方法2制备的闪光灯阴极零件的性能优于方法1，但该方法只能制备形状比较简单的闪光灯阴极零件，由于钨粉中添加了部分电子发射物，这些电子发射物会阻碍钨粉在烧结过程中收缩，使阴极基体中孔隙较大且不均匀，降低了阴极零件的电子发射性能和电子发射稳定性，同时，电子发射物在该类阴极中的存在状态也会降低阴极与支撑杆的焊接强度；

(3)方法3制备的阴极基体具有合适的孔径大小和分布，可以制造形状比较复杂的阴极零件，该方法制备的闪光灯阴极零件的性能优于方法1和方法2，但采用该方法生产形状比较复杂的阴极零件时，具有骨架密度不均匀、工序长、效率低、成本高的缺点，而且渗入基体中的铜很难完全去除，残余的铜会引起阴极中毒，从而影响阴极零件的寿命。

发明内容

利用传统工艺制备闪光灯用阴极零件，存在电子发射不稳定、电子发射能力弱、易中毒、不耐电子轰击、寿命短、不易焊接、不能成形复杂形状、效率低和成本高等缺点，本发明旨在提供一种性能稳定、电子发射能力强、抗中毒能力强、耐轰击、寿命长、易焊接、能成形复杂形状、效率高且成本低的闪光灯阴极零件制备方法。

本发明是通过以下步骤实现的：

(1)将原料粉末进行煅烧、球磨和过筛处理。

(2)在加热的状态下，将原料粉末与粘结剂混合均匀，粘结剂一般由类似石蜡、聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、硬脂酸锌等有机物中的一种或多种物质组成，然后利用注射成型设备将混合物制备成具备一定形状的生坯，成形温度为120-200℃。

(3)通过化学脱脂或热脱脂的方法将生坯中的有机物去除，如利用有机溶剂将粘结剂从生坯中萃取、利用酸性气体使粘结剂分解或利用加热的方法使粘结剂分解，然后通过在氢气中高温烧结得到具有一定孔隙率的阴极基体，烧结温度为1400-2200℃，烧结时间为1-6h，基体的平均孔径大小1-5μm，为孔隙率为10-30％。

(4)将电子发射物质浸渍于阴极基体中。

(5)将浸渍后的阴极材料进行表面清理、清洗和高温处理，即得到闪光灯用阴极零件。

本发明的优点在于：

(1)与传统工艺相比，本发明可通过选择原料粉末的种类、原料粉末与粘结剂的混合比例，以及基体的烧结工艺来制备密度非常均匀、孔径大小可控、孔径均匀、孔径分布窄的阴极基体材料，从而大幅度提高了阴极性能；

(2)与传统工艺相比，本发明可以一次性成形闪光灯异形阴极零件，无需渗铜(或渗聚合物)、机械加工和去铜(或去聚合物)等工艺，简化了闪光灯用阴极零件的制备工艺，极大地提高了材料利用率、节约了昂贵的机加工成本，降低了制造成本；