[发明专利]一种环形碳纤维阴极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阴极及其制备方法。

背景技术

碳纤维材料因其具有的发射阈值低、启动快、电子束均匀性好、寿命长等优点，是电子发生源的理想材料之一。采用碳纤维材料制备的阴极被广泛应用在微波器件、强流电子束辐照等领域。目前使用的碳纤维材料阴极均为平面形式阴极，对于平面工件的表面辐照改性效果明显，但对于具有复杂外形的工件，如齿轮、轴承等，无法对工件表面进行均匀的辐照改性处理。

发明内容

本发明的目的是要解决现有碳纤维阴极为平面形式阴极，无法对复杂工件表面进行均匀的辐照改性处理的问题，而提供一种环形碳纤维阴极及其制备方法。

一种环形碳纤维阴极包括屏蔽环、螺孔、电极、环形内绝缘环、导电环和碳纤维束；

所述的电极的内部设有环形内绝缘环，电极的上下两端均设有导电环；环形内绝缘环和导电环的上下两端均设有屏蔽环；

所述的屏蔽环上设有螺孔，螺丝通过螺孔将屏蔽环、导电环和电极固定；

所述的电极和环形内绝缘环上均布数个通孔，且电极上通孔轴心线与环形内绝缘环上通孔的轴心线重合；碳纤维束的一端焊接在电极的通孔中，碳纤维束的另一端穿出环形内绝缘环的通孔。

一种环形碳纤维阴极的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、采用绝缘材料以均布的形式钻有通孔，得到环形内绝缘环；将电极材料以均布的形式钻有通孔，得到电极；

二、将多股碳纤维丝捆绑成圆柱形，再浸入到P/Al原子比为10:1、质量分数为20％的偏磷酸铝溶液中浸润35s～40s，再在温度为500℃加热60min～70min，得到碳纤维束；

三、将电极和导电环固定在一起，再将电极和环形内绝缘环固定在一起，再将碳纤维束的一端焊接在电极的通孔中，碳纤维束的另一端穿出环形内绝缘环的通孔；

四、将屏蔽环固定在环形内绝缘环和导电环的表面上，得到环形碳纤维阴极。

本发明的优点：

一、本发明将碳纤维束均匀排布在环形结构电极上，利用碳纤维束的发射性质，在空间内形成均匀分布的电子束流，可以对具有复杂外形的零件进行均匀的表面辐照改性处理；

二、本发明相对于传统的平板式碳纤维阴极，零件的处理效率提高了70％～80％，本发明提高了电子束辐照处理零件的适用范围；

三、使用本发明得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al₂O₃涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后涂层表面原有的疏松颗粒状表面，转变为均匀的重熔表面形貌；

四、使用本发明得到的环形碳纤维阴极对基体进行电子束辐照处理后，增强了基体的耐磨损性能。

本发明可获得一种环形碳纤维阴极。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种环形碳纤维阴极的俯视图；

图2是图1沿A-A的剖视图；

图3为束流柱状图；

图4为表面喷涂有Al₂O₃涂层的不锈钢轴承的SEM图；

图5为使用试验一得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al₂O₃涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后的SEM图；

图6为表面喷涂有Al₂O₃涂层的不锈钢轴承磨痕的SEM图；

图7为使用试验一得到的环形碳纤维阴极对表面喷涂有Al₂O₃涂层的不锈钢轴承进行电子束辐照20次后的轴承的SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种环形碳纤维阴极包括屏蔽环1、螺孔2、电极3、环形内绝缘环4、导电环5和碳纤维束6；

所述的电极3的内部设有环形内绝缘环4，电极3的上下两端均设有导电环5；环形内绝缘环4和导电环5的上下两端均设有屏蔽环1；

所述的屏蔽环1上设有螺孔2，螺丝通过螺孔2将屏蔽环1、导电环5和电极3固定；

所述的电极3和环形内绝缘环4上均布数个通孔，且电极3上通孔轴心线与环形内绝缘环4上通孔的轴心线重合；碳纤维束6的一端焊接在电极3的通孔中，碳纤维束6的另一端穿出环形内绝缘环4的通孔。

图1为具体实施方式一所述的一种环形碳纤维阴极的俯视图；

图2是图1沿A-A的剖视图；图2中1为屏蔽环，2为螺孔，3为电极，4为环形内绝缘环，5为导电环，6为碳纤维束。

本实施方式的优点：