一種微波加熱用磁控管管芯的制作方法
【專利摘要】該發(fā)明屬于磁控管設計和生產(chǎn)領域中的微波加熱用磁控管管芯。包括熱陰極發(fā)射體及其上屏蔽帽和下屏蔽帽，采用金屬鉬與鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金焊接而成的雙金屬中心支撐及上電極電源連接桿，采用鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金邊支撐及下電極電源連接桿，下磁極，管芯外殼，設有密封連接孔高壓陶瓷。該發(fā)明由于采用線膨脹系數(shù)與高壓陶瓷極其相近、而電阻率遠低于金屬鉬的鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金作為邊支撐及下電極電源連接桿和中心支撐及上電極電源連接桿的下半段，從而具有磁控管管芯的密封結構及焊接工藝簡單，密封性優(yōu)良，工作時的可靠性高，使用壽命長，生產(chǎn)生產(chǎn)中的成品率高、成本較低、陰極的電性能獲得一定程度的改善等特點。
【專利說明】一種微波加熱用磁控管管芯
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于磁控管的設計和生產(chǎn)【技術領域】，更具體的說是涉及一種微波加熱用磁控管管芯結構的設計和生產(chǎn)，采用該磁控管管芯可延長其使用壽命，同時可簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本；采用該管芯的磁控管尤其適合作為微波高溫工業(yè)窯爐用微波加熱磁控管。
【背景技術】
[0002]在常傳統(tǒng)微波加熱用磁控管管芯中采用熱陰極作為電子發(fā)射源，在工作時需將電流供給熱陰極，以便將陰極的溫度升高到1200°C到2500°C。由于磁控管屬于電真空器件，必須在真空度良好環(huán)境下工作，因此磁控管管芯良好的密封性能是保證磁控管性能和使用壽命的關鍵因素。
[0003]附圖1是目前在高溫工業(yè)窯爐上普遍采用的微波加熱用磁控管及其管芯的結構示意圖，其中實線部分為管芯結構示意圖、雙點劃線部分為磁控管其余部分結構示意圖。圖中:熱陰極發(fā)射體1-1是采用碳化后含釷的鎢線材繞制成的螺旋形線體，螺旋體兩端分別通過上屏蔽帽1-2和下屏蔽帽1-3固定；上屏蔽帽1-2固定于中心支撐及上電極電源連接桿1-4的上端、同時穿過高壓陶瓷1-8中的密封連接孔后與中心端引片1-9連接以接入高壓電源； 下屏蔽帽1-3固定于邊支撐及下電極電源連接桿1-5的上端、同時穿過高壓陶瓷1-8中的密封連接孔后與邊端引片1-10連接以接入高壓電源。為了保證磁控管的真空度，需要將中心端引片1-9和邊端引片1-10分別與高壓陶瓷1-8端面上的金屬化及鍍鎳層1-11進行良好的釬焊，以確保磁控管密封性和真空度；整個管芯通過下磁極1-6及下管殼(即管芯外殼)1-7與磁控管陽極筒2-1緊固密封成一體，即組成微波加熱用磁控管。
[0004]由于磁控管工作時需要給燈絲提供一定的電流，中心支撐及上電極電源連接桿1-4和邊支撐及下電極電源連接桿1-5需要加上約4kV的高壓，同時兩支桿之間有一個小的壓差(約為3.3V)。中心支撐及上電極電源連接桿1-4作為發(fā)射體1-1上電極的電源連接桿必須經(jīng)發(fā)射體1-1中心與上屏蔽帽1-2連接；根據(jù)磁控管的工作原理，從陰極發(fā)射的電子受到磁場的作用，將會有一部分電子回轟到陰極發(fā)射體1-1上并穿過其螺旋形線體上的間隙打到中心支撐及上電極電源連接桿1-4的上部,使其該桿體工作時該部位的溫度高達1800°C左右。因此，為了使磁控管工作穩(wěn)定、可靠，該中心支撐及上電極電源連接桿1-4 一般采用其熔點高達2620°C點的金屬鑰，但是，金屬鑰在20~100°C區(qū)間的平均線膨脹系數(shù)為4.9~5.2X IO^V0C ;而高壓陶瓷1-8 (通常為含Al20395%的95瓷)在20~500°C區(qū)間的平均線膨脹系數(shù)為6.5~7.5X 10_6/°C。當磁控管工作狀態(tài)良好時，其高壓陶瓷1-8的溫度一般約為120°C左右，由于高壓陶瓷1-8與金屬鑰的膨脹系數(shù)差異較大，在工作過程中高壓陶瓷1-8會產(chǎn)生一定的應力、特別是在間斷工作時因反復經(jīng)受脹縮不均的應力的影響，這種應力對高壓陶瓷與金屬鑰、以及高壓陶瓷的金屬化端引片的釬焊部的密封性帶來不利影響，影響其密封性及使用壽命。這種情況在采用磁控管加熱的微波高溫窯爐中顯得特別突出(該環(huán)境下磁控管中高壓陶瓷1-8部分的溫度有時會高達300°C左右)，磁控管更容易損壞；此外，完全采用金屬鑰桿作為中心支撐及上電極電源連接桿和邊支撐及下電極電源連接桿，還存在電阻率(工業(yè)純多晶鑰的電阻率為570 i! Q ?!!!)及成本較高、與高壓陶瓷之間密封結構及焊接工藝復雜、生產(chǎn)中的成品率較低，陰極的電性能亦較差等弊病。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種微波加熱用磁控管管芯，在簡化磁控管管芯的中心支撐及上電極電源連接桿和邊支撐及下電極電源連接桿與高壓陶瓷之間密封結構及焊接工藝的基礎上、減少密封件的數(shù)量，達到有效提高磁控管管芯的密封性、工作時的可靠性，延長其使用壽命，提高生產(chǎn)中的成品率、降低生產(chǎn)成本、改善陰極的電性能等目的。
[0006]本發(fā)明的解決方案是采用溶點為1450°C、在-20°C~500°C的溫度范圍內(nèi)平均線膨脹系數(shù)為6.6~7.4X 10_6/°C的鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金作為邊支撐及下電極電源連接桿
1-5，其膨脹系數(shù)與高壓陶瓷(如含Al20395%的95瓷)的平均線膨脹系數(shù)6.5~7.5 X 10_6/°C極其相近；而將中心支撐及上電極電源連接桿1-4分為兩部分，其中:經(jīng)發(fā)射體1-1的中心與上屏蔽帽1-2連接的上半段1-4.1仍采用金屬鑰、以確保其耐高溫性，同時針對磁控管工作時，下屏蔽帽3的溫度在800-1000°C之間，位于下屏蔽帽3以下的下半段1-4.2的溫度低于800°C，因而采用鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金，上、下兩段之間焊接，從而既確保上半段1-4.1的耐高溫性、又可有效改善下部與高壓陶瓷之間的密封結構、密封的可靠性，以及延長磁控管的使用壽命；本發(fā)明即以此實現(xiàn)其發(fā)明目的。因而，本發(fā)明微波加熱用磁控管管芯包括熱陰極發(fā)射體及其上屏蔽帽和下屏蔽帽，中心支撐及上電極電源連接桿，邊支撐及下電極電源連接桿，下磁極，管芯外殼，設有密封連接孔高壓陶瓷，關鍵在于邊支撐及下電極電源連接桿為鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金，中心支撐及上電極電源連接桿則為上半段采用金屬鑰、下半段采用鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金焊接而成的雙金屬桿；邊支撐及下電極電源連接桿、中心支撐及上電極電源連接桿的上端分別與下屏蔽帽、上屏蔽帽對應焊接成一體，而兩桿體的下部則分別與高壓 陶瓷密封連接孔中經(jīng)金屬化及鍍鎳處理后的連接部位對應密封焊接成一體。
[0007]上述鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金為在_20°C~500°C的溫度范圍內(nèi)平均線膨脹系數(shù)為
6.6~7.4X Kr6/°C、電阻率分別為0.46 ii Q.m及0.45 y Q.m的4J33或4J34鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金。
[0008]本發(fā)明由于采用-20°C~500°C的溫度范圍內(nèi)平均線膨脹系數(shù)為6.6~
7.4X IO^V0C、電阻率分別為0.46 ii Q ? m及0.45 ii Q ? m的鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金4J33，4J34作磁控管管芯中的邊支撐及下電極電源連接桿和中心支撐及上電極電源連接桿的下半段，不但簡化了兩桿體與高壓陶瓷之間的密封結構及密封工藝，有效提高了磁控管管芯的密封性和生產(chǎn)的成品率，而且在一定程度上降低了生產(chǎn)成本、改善了陰極的電性能；采用鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金材料的成本不到金屬鑰的一半、且其電阻率亦遠低于工業(yè)純多晶鑰電阻率的570 ii Q -mo因而，本發(fā)明具有磁控管管芯的密封結構及焊接工藝簡單，密封性優(yōu)良，工作時的可靠性高，使用壽命長，生產(chǎn)生產(chǎn)中的成品率高、成本較低、陰極的電性能獲得一定程度的改善等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為【背景技術】微波加熱用磁控管結構及管芯在磁控管中相對位置示意圖(剖視圖)，其中實線部分為管芯結構示意圖、雙點劃線部分為磁控管其余部分結構示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明微波加熱用磁控管結構及管芯在磁控管中相對位置示意圖(剖視圖)，其中實線部分為本發(fā)明管芯結構示意圖、雙點劃線部分為磁控管其余部分結構示意圖。
[0011]圖中:1.管芯，1-1.熱陰極發(fā)射體，1-2.上屏蔽帽，1-3.下屏蔽帽，1-4.中心支撐及上電極電源連接桿、1-4.1.(中心支撐及上電極電源連接桿)上半段、1-4.2.(中心支撐及上電極電源連接桿)下半段，1-5.邊支撐及下電極電源連接桿，1-6.下磁極，1-7.下管殼(即管芯外殼)，1-8.高壓陶瓷，1-9.中心端引片，1-10.邊端引片，1-11.金屬化及鍍鎳層；
2.雙點劃線部分:2-1.陽極筒，2-2.葉片，2-3.天線，2-4.輸出端陶瓷筒，2-5.排氣管頭，
2-6.上磁極，2-7.上管殼。 【具體實施方式】
[0012]本實施方式以工作電壓4.2kV、輸出功率900W-1200W的微波加熱用磁控管為例，其中:熱陰極發(fā)射體1-1 (電壓3.3V、電流10A)，上屏蔽帽1-2 ((67.2mm、厚1.0mm)，下屏蔽帽1-3 (外徑外7.2_、內(nèi)徑2.5mm,、厚2.5mm)，以及下磁極1-6,下管殼(即管芯外殼)1-7 ;陽極筒2-1，葉片2-2，天線2-3，輸出端陶瓷筒2-4，排氣管頭2-5，上磁極2-6，上管殼2-7其結構和尺寸均與【背景技術】同型號(規(guī)格)微波加熱用磁控管相同；本實施例高壓陶瓷1-8其材質(zhì)(仍為含Al20395%的95瓷)、外徑及高亦均與【背景技術】相同，但外端面不作金屬化及鍍鎳處理，僅分別對與邊支撐及下電極電源連接桿1-5、中心支撐及上電極電源連接桿下半段1-4.2配合的兩密封連接孔的焊接部位表面作金屬化及鍍鎳處理后，再分別與邊支撐及下電極電源連接桿1-5及中心支撐及上電極電源連接桿下半段1-4.2密封焊接成一體；高壓陶瓷1-8中兩密封連接孔、邊支撐及下電極電源連接桿1-5、中心支撐及上電極電源連接桿1-4 (包括1-4.2)的公稱直徑均為0 1.5mm ;邊支撐及下電極電源連接桿
1-5長41.5mm,中心支撐及上電極電源連接桿1_4的上半段1-4.1長25mm、下半段1-4.2長29.5mm，材質(zhì)均采用牌號為4J33的鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金。
【權利要求】
1.一種微波加熱用磁控管管芯，包括熱陰極發(fā)射體及其上屏蔽帽和下屏蔽帽，中心支撐及上電極電源連接桿，邊支撐及下電極電源連接桿，下磁極，管芯外殼，設有密封連接孔高壓陶瓷，其特征在于邊支撐及下電極電源連接桿為鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金，中心支撐及上電極電源連接桿則為上半段采用金屬鑰、下半段采用鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金焊接而成的雙金屬桿；邊支撐及下電極電源連接桿、中心支撐及上電極電源連接桿的上端分別與下屏蔽帽、上屏蔽帽對應焊接成一體，而兩桿體的下部則分別與高壓陶瓷密封連接孔中經(jīng)金屬化及鍍鎳處理后的連接部位對應密封焊接成一體。
2.按權利要求1所述微波加熱用磁控管管芯，其特征在于所述鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金為在-20V~500°C的溫度范圍內(nèi)平均線膨脹系數(shù)為6.6~7.4X10_6/°C、電阻率分別為0.46 u Q ? m及0.45 ii Q ? m的4J33或4J34鐵鎳鈷定膨脹瓷封合金。
【文檔編號】H01J25/50GK103531419SQ201310511985
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】殷勇, 蒙林, 王彬, 李海龍 申請人:電子科技大學