[发明专利]一种制备氢原子频标的吸气片工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸气片工艺方法，特别是一种制备氢原子频标的吸气片工艺方法。

背景技术

吸气片也叫消气剂，主要应用于电真空器件和真空科技领域，它是一种能够吸收残余杂气及水蒸汽和固定气氛的材料，其主要作用是吸收掉真空电子器件尤其是封离真空管在机械排气之中或之后所保留的残余气体，提高管内的真空度，以保证良好的真空状态，延长使用寿命，提高器件的可靠性。

根据获得清洁表面的不同方式，吸气片可分为两大类：蒸散型吸气片和非蒸散型吸气片，蒸散型吸气片高温蒸散时容易造成极间漏电等对器件损害大，蒸散时与某些物质发生反应，蒸散后与器件结为一体，器件不可返修，应用范围窄；而非蒸散型吸气片可以克服这些弊端，应此广泛应用于显示器件、光源、电子器件、空间科学、化学及环境分析技术等领域中。

随着科学技术的发展，许多科研和生产领域需要的真空条件越来越高，甚至是高真空和超高真空，在这种高真空环境中残气的主要成分是水蒸汽和氢气，水蒸汽在系统烘烤过程中可以很容易除去，而氢气由于质量太轻导致很难用机械抽气方式排除干净。因此，氢气成为达到高真空要求的主要障碍。此外，越来越多的场合需要吸气片在室温条件下工作，传统的非蒸散型吸气片有Zr-Al合金；三元合金Zr-V-Fe；Zr-C等，但这些吸气片主要是由颗粒度几微米至几百微米的粉末压制而成，用粉末压制的目的是为了增加吸气片的吸气表面积，从而使其具有较高的吸气速率和吸气总量。可以将这些粉末直接压制成不同的形状或将粉末轧制到金属基底上，根据不同的要求还可以进行烧结处理，或者压制成型后直接使用。传统的非蒸散型吸气片大多是金属合金类，纯金属吸气片几乎没有。

目前常用的非蒸散型吸气片都是通过粉末压制成型和烧结技术或者类似技术制成的，这种吸气片机械强度低，吸气片在使用中吸气后容易松散，在热、振动、受力等环境下会出现掉粉现象，对真空系统造成影响；而且现有非蒸散型吸气片对H₂的吸气速率低，吸气容量小。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备氢原子频标的吸气片工艺方法，解决现有吸气片在使用过程中掉粉、对H₂的吸气速率低、吸气容量小的问题。

一种制备氢原子频标的吸气片工艺方法的具体步骤为：

第一步  用车床清理钛棒表面

将钛棒截成预定长度的短棒，具体长度以适合将其固定在车床的卡盘上为准。将截好的钛棒固定在车床上，车去钛棒表面粗糙的表皮，使钛棒全部露出具有金属光泽的新鲜光滑表面。

第二步  用线切割机给钛棒切割细缝

将清理后的钛棒固定在线切割机上，沿钛棒横截面的半径方向线切割细缝，两个细缝之间的间隔为10mm～30mm，细缝的深度为10mm～30mm，细缝的宽度小于2mm，细缝的长度等于钛棒的长度，即钛棒通体切割细缝。

第三步  清洗钛棒表面及细缝

将得到的钛棒放入汽油中浸泡1h～24h，取出后放入无水乙醇中浸泡1h～4h，取出后用高压水枪喷洗钛棒表面和细缝。从多角度彻底喷洗细缝，沿钛棒中心轴方向从两端分别喷洗细缝，垂直钛棒中心槽方向并沿着细缝喷洗。整个喷洗过程重复两次，清洗细缝中的残留物。之后用热水冲洗钛棒两次，再用冷水冲洗钛棒两次，最后用无水乙醇擦拭钛棒，并晾干。

第四步  车制钛丝

将得到的钛棒固定在车床上，将车床的转速调为100转/分钟～160转/分钟，进刀量调为0.01mm～0.02mm，车制薄丝，车制过程不加任何切削液，薄丝的尺寸为：厚0.01mm~0.03mm，长10mm~30mm，宽0.2mm～1mm。

第五步  清洗钛丝

将得到的钛丝依次做如下清洗：将钛丝放入超声清洗器中，用水溶性清洗液超声清洗1分钟～15分钟；清水漂洗；将钛丝放入酸溶液中清洗，去除钛丝表面氧化层；清水漂洗；去离子水漂洗；酒精脱水；烘干。

第六步  将钛丝真空除气

将得到的钛丝放入真空炉中进行除气处理，除气温度为700℃～900℃，除气过程中的真空度大于1×10^-4Pa，小于5×10^-2Pa。

第七步  压制钛丝

取得到的10g～100g钛丝，放入模具中，用压床将钛丝压制成型，成型压力为1.2T/cm²～1.5T/cm²，然后从模具中取出压制成型的钛丝并密封保存。

至此，完成吸气片的制造。