Способ изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛЬФРАМОВОГО ТОРИРОВАННОГО КАРБИДИРОВАННОГО КАТОДА, включающий химическую обработку проволоки из торированного вольфрама, контроль проволоки, формование катода и его монтаж на катодную ножку, проведение процесса карбидирования при 1800 - 1900^oС и отжиг в вакууме, отличающийся тем, что, с целью повышения процента выхода годных изделий и их эксплуатационной надежности, перед формованием из проволоки изготавливают пробные образцы, отжигают их в водороде при температуре карбидирования в течение 15 - 20 мин, после чего отожженные образцы испытывают на разрыв, а при формовании катодов используют проволоку со значением прочности 110 - 150 кг/мм².

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способу изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода для электровакуумных приборов.
Цель изобретения - повышение процента выхода годных изделий и их эксплуатационной надежности.
Способ осуществляется следующим образом.
От каждой катушки проволоки из торированного вольфрама отбирают путем перематывания на другую катушку 25 м проволоки, из которой проводят химическую обработку, контроль и разбраковку на вихретоковом дефектоскопе. Такое количество проволоки необходимо для проведения химической обработки, осуществляемой путем автоматической перемотки проволоки с одной катушки на другую, между которыми расположен электролит с электродами. Кроме того, при наличии значительного расслоения и проволоке такое количество материале оказывается достаточным для выделения участков без указанных дефектов. Из проконтролированной проволоки отбирают отрезок длиной 1 м (пробный образец), отжигают его на оправке в водороде с точкой росы не выше -45^оС при температуре 1800 1900^оС в течение 15-20 мин. Указанный интервал температур является наиболее характерным для процесса карбидирования. Режим отжига выбран экспериментально таким образом, чтобы структура проволоки соответствовала структуре катодов в процессе карбидирования ввиду того, что процесс диффузии углерода внутри проволоки взаимосвязан с ее структурой. Время 15-20 мин соответствует суммарному времени термообработок проволоки в процессе формования и карбидирования. Такими режимами достигается имитация процессов формования и карбидирования. При этом структура проволоки оказывается идентичной ее структуре на стадии карбидирования. Отожженные образцы испытывают на разрыв.
Проволока с прочностью 110-150 кг/мм² обладает необходимой формоустойчивостью. Она в процессе карбидирования имеет структуру развитого процесса первичной рекристаллизации что способствует равномерной диффузии углерода внутрь проволоки и образованию формоустойчивого керна катодов с равномерно укрупненным зерном величиной 8-12 мкм и необходимым запасом восстановленного тория и столбчатую структуру карбида вольфрама с зернами шириной 6-8 мкм с ровными границами, которая обеспечит равномерную подачу тория на поверхность катода во время эксплуатации.
Проволока с прочностью из интервала более 150-185 кг/мм² имеет структуру неразвитого процесса рекристаллизации, что определяет неравномерную и замедленную диффузию углерода при карбидировании.
В результате этих процессов создаются условия для локального более полного восстановления окиси тория и образования участков с крупным зерном в результате собирательной рекристаллизации. Структура 30-70% катодов из такой проволоки неравномерная. В витках с максимальной толщиной карбидного слоя наряду с мелким зерном величиной 5-6 мкм имеются одно-два крупных зерна. Структура карбидного слоя у катодов из проволоки, поступившей на карбидирование с прочностью более 150-185 кг/мм², столбчатая с зернами величиной 8-12 мкм с искривленными границами. Катоды из такой проволоки имеют более низкие температуры и ток эмиссии при одинаковом токе накала по сравнению с катодами из проволоки, поступившей на карбидирование с прочностью 110-150 кг/мм². Это подтверждается данными, приведенными в табл. 1.
По результатам испытаний на разрыв в производство запускают проволоку с прочностью после отжига при температуре, соответствующей температуре карбидирования в течение 15-20 мин из интервала значений 110-150 кг/мм².
Пример конкретного исполнения способа.
Для изготовления катодов использовали проволоку ВТ-7 диаметром 0,2 мм четырех катушек: партия 19, кат 2. дата выпуска 12.87 г., партия 13, кат. 1 дата выпуска 04.86 г., партия 19, кат. 1, дата выпуска 01.88 г, и партия 16, кат. 2 дата выпуска 04.89. Провели электрохимическую обработку и контроль с разбраковкой на вихретоковом дефектоскопе по 25 м проволоки от каждой катушки. Отожгли по 1 м проконтролированной проволоки на оправке в водороде с точкой росы не выше -45^оС при температуре 1850 10^o С в течение 20 мин. После отжига испытывали на разрыв не менее 3 образцов от каждой катушки длиной 200 мм при скорости движения захвата 24 мм/мин и рабочей длине образца 100 мм.
Прочность проволоки партии 19, кат 2 составила 175 кг/мм², проволоки партии 13, кат. 1-150 кг/мм², проволоки партии 13, кг/мм², партии 16, кат. 2 - 100 кг/мм ². Из катушек изготовили партии карбидированных катодов по 50 шт. После операции формования из проволоки партии 19, кат. 1; дата выпуска 01.88 г получен низкий процент выхода годных спиралей, что неприемлемо в производстве, поэтому проволока была забракована (табл. 2). При монтаже приборов разрушились 5% катодов из партии 19, кат. 2, катоды из партии 13, кат. 1 не разрушались. 60% приборов с катодами из проволоки партии 19, кат. 2 имели необходимую эмиссию и эксплуатировались при максимальном токе накала (более 2,7А) в то время, как только 15% приборов из проволоки партии 13, кат 1 имели ток накала более 2,7 А. Это подтверждается данными, приведенными в табл. 2.
Использование предлагаемого способа производства катодов позволяет по сравнению с известными увеличить процент выхода годных изделий на 20%. Предлагаемый способ изготовления катодов более экономичен, а ЭВП, использующие такие катоды, обладают повышенной эксплуатационной надежностью (примерно на 10%) и долговечностью.
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода для электровакуумных приборов. Цель изобретения - повышение процента выхода годных изделий путем устранения интеркристаллитной хрупкости, связанной с развитием процесса собирательной рекристаллизации керна катодов, и повышение эксплуатационной надежности за счет использования проволоки с такой структурой, которая способствует равномерной диффузии углерода внутри проволоки при карбидировании. Способ изготовления вольфрамового торированного карбидированного катода включает химическую обработку проволоки из торированного вольфрама, контроль и разбраковку по результатам дефектоскопии, формование катода и его монтаж на катодную ножку, проведение процесса карбидирования и отжиг в вакууме. Перед формованием образцы проволоки отжигают в водороде при температуре, равной температуре карбидирования, в течение 15-20 мин, подвергают испытаниям на растяжение, измеряют прочность и для формования катодов отбирают проволоку с величиной прочности из интервала значений 110-150 кг/мм² . 2 табл.