[1]Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторичноэмиссионных металлосплавных катодов для мощных приборов СВЧ-электроники (ламп бегущей волны, магнетронов и т.п.).
[2]Среди металлосплавных катодов наибольший интерес представляют катоды на основе сплава палладия с барием, поскольку им присуще уникальное свойство - устойчивость к воздействию ионной и электронной бомбардировки.
[3]Известен палладий-бариевый катод, представляющий собою матрицу Pd, в которой распределена интерметаллическая фаза Pd5Ba (см.: А.Н. Пашков, Ю.В. Романова, Р.Н. Попов, О.В. Дубинина, М.Н. Хабачев. Разработка технологии производства катодных сплавов на основе металлов платиновой группы для мощных электровакуумных приборов. Электронная Техника. Серия 1. СВЧ-Техника. 2014, вып. 4 (523). - С. 73-77). Основным недостатком указанного катода является неравномерное распределение фазы Pd5Ba в матрице Pd.
[4]Существует способ получения палладий-бариевых катодов методом аргонно-дуговой плавки с нерасходуемым вольфрамовым электродом (см.: Н.П. Есаулов. Методы электроплавки при разработке спецсплавов для радиоэлектроники. Электрометаллургия. 2011, №4. - С. 30-33). Указанный способ состоит в следующем. Для проведения процесса плавки используется дуговая вакуумная печь (ДВП). Печь включает форвакуумный насос ВН-2, вакуумный агрегат ВА-0,5; вакуумную камеру, водоохлаждаемый медный кристаллизатор, нерасходуемый вольфрамовый электрод, баллон аргона марки А. Перед плавкой порошок Pd компактируют (прессуют), а с поверхности бария удаляют парафин и масло, а также слой оксидов. Очищенный барий помещают непосредственно на дно лунки медного водоохлаждаемого кристаллизатора, а сверху на него загружают металл в компактном виде. Рабочую камеру откачивают, напускают аргон. Подают питание на электрод. Происходит расплавление металлов с образованием сплава.
[5]Основной недостаток настоящего способа - сильно неравномерное распределение фазы интерметаллида в матрице палладия. Данный факт приводит к понижению коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) сплава, понижению к.п.д. электровакуумных приборов (ЭВП) на его основе и уменьшению процента выхода годных.
[6]Наиболее близким к предполагаемому способу (прототипом) является способ получения металлосплавного прессованного палладий-бариевого катода, позволяющий добиться более равномерного распределения интерметаллида в матрице (см.: Н.П. Есаулов. Методы электроплавки при разработке спецсплавов для радиоэлектроники. Электрометаллургия. 2011, №4. - С. 30-33). Указанный способ состоит в следующем. Описанным выше методом аргонно-дуговой плавки выплавляется интерметаллид палладия и бария - Pd5Ba. Этот сплав размалывают в атмосфере инертных газов или углекислого газа, смешивают с таким количеством порошка палладия, которое необходимо для получения сплава с заданным составом, прессуют и спекают.
[7]Недостаток настоящего способа - недостаточная однородность распределения интерметаллида в матрице благородного металла, высокая энергоемкость процесса спекания.
[8]Цель настоящего изобретения - получение прессованного металлосплавного катода Pd-Ba с повышение КВЭЭ, повышение к.п.д. и процента выхода годных приборов с использованием данного катода.
[9]Указанная цель достигается тем, что катод получают с помощью трех лент Pd одинаковых линейных размеров (см. Фиг. 1), причем в одной из лент (лента 3) сформированы ячейки (одинаковые сквозные отверстия), находящиеся между собой на равных расстояниях. Лента 3 (с ячейками) накладывается на ленту 1 (сплошная лента, без отверстий) и в ячейки (отверстия) засыпается порошок интерметаллида Pd5Ba. Сверху на ленту 3 накладывается лента 2 и получается трехслойная конструкция (см. Фиг. 2): две сплошные ленты Pd (1 и 2), а между ними - третья (3) - с ячейками, причем ячейки (4) заполнены порошком интерметаллида Pd5Ba. Полученную конструкцию прессуют под давлением 10-12 т/см2 и отжигают в течение 1-2 ч в инертной атмосфере при температуре, 800-900°С. После этого методом горячей прокатки полученный материал прокатывается в фольгу нужной толщины.
[10]Сущность изобретения состоит в следующем.
[11]Интерметаллид Pd5Ba получают отдельно, а равномерного распределения Pd5Ba в матрице Pd добиваются искусственно, - путем формирования в матрице равномерно распределенных ячеек, куда помещается интерметаллид.
[12]Пример 1. Методом аргонно-дуговой плавки получали стехиометрический сплав Pd5Ba (20,51% мас. содержания Ва). Полученный сплав дробили в чугунной ступке для достижения среднего размера частиц 50-100 мкм.
[13]Брали три ленты Pd: лента 1 и лента 2 (см. фиг. 1) - толщиной 200 мкм, а лента 3 - толщиной 300 мкм. В ленте 3 проделывались квадратные отверстия 1,0 мм × 1,0 мм на расстоянии 1,0 мм одно от другого. Лента 3 помещалась на ленту 1. Ячейки в ленте 3 наполнялись доверху порошком Pd5Ba, сверху на ленту 3 накладывалась лента 2 (Pd). Полученную конструкцию прессовали под давлением 10 т/см2, после чего 1 ч отжигали в инертной атмосфере при температуре 900°С. Далее полученный материал прокатывали методом горячей прокатки до ленты толщины 400 мкм.
[14]Из полученной фольги Pd-Ba вырезали образцы. Из разных частей полученного образца было изготовлено восемь катодов для магнетронов.
[15]Для каждого катода измеряли КВЭЭ. Полученные результаты сравнивали с результатами испытаний катодов, полученных по технологии прототипа. Результаты представлены в табл. 1.
[16]
[17]Пример 2. Методом аргонно-дуговой плавки получали стехиометрический сплав Pd5Ba (20,51% мас. содержания Ва). Полученный сплав дробили в чугунной ступке для достижения среднего размера частиц 50-100 мкм.
[18]Брали три ленты Pd: лента 1 и лента 2 (см. фиг. 1) - толщиной 200 мкм, а лента 3 - толщиной 300 мкм. В ленте 3 проделывались круглые отверстия диаметром 2,0 на расстоянии 1,0 мм одно от другого. Лента 3 помещалась на ленту 1. Ячейки в ленте 3 наполнялись доверху порошком Pd5Ba, сверху на ленту 3 накладывалась лента 2 (Pd). Полученную конструкцию прессовали под давлением 12 т/см2, после чего 1 час отжигали в инертной атмосфере при температуре 875°С. Далее полученный материал прокатывали методом горячей прокатки до ленты толщины 500 мкм.
[19]Из полученной фольги Pd-Ba вырезали образцы. Из разных частей полученного образца было изготовлено восемь катодов для магнетронов.
[20]Для каждого катода измеряли КВЭЭ. Полученные результаты сравнивали с результатами испытаний катодов и магнетронов, полученных по технологии прототипа. Результаты представлены в табл. 2.
[21]
[22]Как видно из табл. 1 и табл. 2, предложенная конструкция катода и способ его изготовления позволяют добиться существенных значений КВЭЭ.
[23]КВЭЭ прессованных металлосплавных катодов, полученных с использованием предлагаемого способа, - на 20-25% выше КВЭЭ катодов, полученных по технологии прототипа.
[24]Ограничения по выбранному значению давления прессования конструкции из трех лент выбраны исходя из того, что как при более низких значениях давления, так и при более высоких качество получаемых лент - низкое.
[25]Ограничения по выбранному значению температуры отжига конструкции из трех лент после прессования выбраны как диапазон температур, в котором получаются катоды наилучшего качества.
