專利名稱：一種螺旋線行波管慢波組件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及散熱能力強(qiáng)的螺旋線行波管慢波 組件。
背景技術(shù)：
寬帶、高功率行波管是電子對(duì)抗、火控系統(tǒng)和通訊領(lǐng)域中起著關(guān)鍵 作用的微波器件，它的性能對(duì)這些軍用和民用系統(tǒng)具有決定性作用，慢波 系統(tǒng)又是決定行波管性能的關(guān)鍵部件，尋求寬帶、高效和熱導(dǎo)性能更好的 慢波結(jié)構(gòu)對(duì)滿足目前國(guó)防需要以及未來的軍事電子裝備都是至關(guān)重要的。 在螺旋線型行波管的各種特性中，熱特性是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，不僅是 決定行波管平均輸出功率的主要因素，也是直接影響著行波管工作的穩(wěn)定 性與可靠性的主要因素。當(dāng)溫度過高時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致平均輸出功率的衰減， 還可能造成整個(gè)行波管物理上的損壞。在大功率連續(xù)波行波管的研制和生 產(chǎn)過程中，慢波組件散熱性能直接影響器件的成品率和使用壽命。因此螺 旋線慢波組件的散熱性能的研究成了提高行波管性能的一個(gè)重要研究方 向。
目前慢波組件的制備方法主要有冷彈壓法、纏鉬帶熱擠壓法、石墨
熱擠壓法、磁控濺射覆膜法等。
(1) 冷彈壓法——主要是針對(duì)環(huán)繞螺旋線，均勻分布有三個(gè)夾持桿 的情況。它是在常溫下利用管殼的彈性變形力加緊介質(zhì)桿與螺旋線的方 法。先利用朝外的外部力量將相對(duì)比較厚的空心圓柱管殼變形為接近夾持 桿分布輪廓的三角形剖面結(jié)構(gòu)，將夾持桿與螺旋線嵌入，取消外部力，利 用管殼自身的回復(fù)彈力及一定的向內(nèi)的外力，將夾持桿和螺旋線擠壓在一 起。利用此方法，管殼必須要選用彈性較好的材料，常用的有無磁蒙乃爾 和不銹鋼。
優(yōu)缺點(diǎn)冷彈壓法工藝較簡(jiǎn)單，夾持較牢固，能耐一定機(jī)械沖擊和振 動(dòng)，適用于小直徑管殼。因此，冷彈壓法在功率不大的脈沖和連續(xù)波行波 管制造中廣泛采用。缺點(diǎn)是零件尺寸公差要求嚴(yán)格，散熱能力較差，容易 引起管殼變形。
(2) 石墨熱擠壓方法——它是利用低膨脹系數(shù)的擠壓模(如石墨)，在 高溫下限制管殼的徑向膨脹，使塑性變形的管殼冷卻后收縮，將支持桿、 螺旋線壓緊，得到良好的接觸。
優(yōu)缺點(diǎn)工藝實(shí)現(xiàn)不算復(fù)雜，該方法與冷彈壓法相比，在提高散熱能 力方面有明顯優(yōu)勢(shì)。不過，該方法容易使管殼變形。
(3) 冷擠壓后纏繞鉬帶——該方法是冷擠壓裝配完組件后，用鉬帶 纏繞管殼，對(duì)組件加高溫，利用鉬的膨脹系數(shù)小于管殼的膨脹系數(shù)，管殼 材料向內(nèi)擠壓，從而達(dá)到組件接觸更緊密的目的。
(4) 焊接法——焊接技術(shù)是熱處理中最吸引人的技術(shù)。這種技術(shù)極 大地減少了夾持桿表面的熱阻，從而減少了螺旋線上的最高溫度。因此在
螺旋線材料的選擇方面有一個(gè)較寬范圍，便于提高管子的帶寬，利用真空 蒸涂、離子濺射、離子涂敷等方法在介質(zhì)面上得到極薄且均勻的金屬化 層，然后再進(jìn)行焊接。
優(yōu)缺點(diǎn)該方法可以較好的提高慢波組件的散熱性能。缺點(diǎn)是介電性 能降低，高頻損耗增加；對(duì)于鍍膜焊接后的多余膜料不容易去除干凈，而 且在去除時(shí)螺旋線可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使性能受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決螺旋線行波管慢波組件的散熱問題，將金屬 銅電鍍?cè)诼菪€表面，然后與夾持桿進(jìn)行壓力擴(kuò)散焊接。為此，提供一種 螺旋線行波管慢波組件及制備方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種螺旋線行波管慢波組件的制備方法，其制備步驟如下
步驟l:將清干凈的螺旋線放入金屬銅電鍍液內(nèi)； 步驟2:將金屬銅電鍍?cè)诼菪€表面，形成具有金屬銅薄膜的螺旋線； 步驟3:將鍍有金屬銅的螺旋線和介質(zhì)夾持桿及金屬管殼固定在裝架 模具上；
步驟4:在常溫常壓條件下，采用冷彈壓法將具有金屬銅薄膜的螺旋線 和介質(zhì)夾持桿擠入金屬管殼內(nèi)；
步驟5:把步驟4所得物裝入石墨模具內(nèi)，在氫氣爐內(nèi)950度保溫10 分鐘，制成螺旋線行波管慢波組件。
所述的制備方法，其所示步驟2，在螺旋線表面電鍍金屬銅，鍍膜厚
度在5—10微米。
一種所述的方法制備的螺旋線行波管慢波組件，包括介質(zhì)夾持桿(1)、
螺旋線(2)、管殼(3);其中，管殼(3)的內(nèi)壁與介質(zhì)夾持桿(1)的外 壁連接，介質(zhì)夾持桿(1)內(nèi)壁與螺旋線(2)外壁通過壓力擴(kuò)散焊接方法
連接在一起。
本發(fā)明的積極效果將金屬電鍍?cè)诼菪€表面，然后與夾持桿進(jìn)行壓 力擴(kuò)散焊接。即避免了傳統(tǒng)焊接法的下述缺點(diǎn)1、介電性能降低，高頻 損耗增加；2、對(duì)于鍍膜焊接后的夾持桿上多余膜料不容易去除干凈，而 且在去除時(shí)螺旋線可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使性能受到影響。


圖1.本發(fā)明的電鍍銅薄膜螺旋線慢波組件結(jié)構(gòu)示意圖2.本發(fā)明方法和另幾種方法制備的慢波組件的散熱性能曲線圖，
其中a為冷彈壓；b為纏鉬帶法；C為全焊接；d為壓力擴(kuò)散焊。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明的電鍍銅薄膜螺旋線和介質(zhì)夾持桿組成的散熱 能力強(qiáng)的螺旋線慢波組件結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明用介質(zhì)夾持桿1和電鍍金屬
銅薄膜的螺旋線2與金屬管殼3組成慢波組件。管殼3的內(nèi)壁與介質(zhì)夾持 桿1外表面緊密接觸，介質(zhì)夾持桿1內(nèi)表面與螺旋線2外壁表面上金屬銅 薄膜緊密接觸，螺旋線2采用鉬螺旋線或其它金屬螺旋線。介質(zhì)夾持桿l 用氧化鋁、或氧化鈹、或氮化硼制成、或其它介質(zhì)夾持桿l。
本發(fā)明的螺旋線慢波組件結(jié)構(gòu)，具體制備方法如下
首先,將清洗的螺旋線2放入金屬銅電鍍液內(nèi)；將金屬銅電鍍?cè)诼菪?br> 線2表面，鍍膜厚度在5—10微米，其次，將具有金銅薄膜的螺旋線2和 介質(zhì)夾持桿1及金屬管殼3固定在裝架模具上，利用擠壓法制成螺旋線行 波管慢波組件。最后將組件裝入石墨模具內(nèi)，在氫氣爐內(nèi)950度保溫10 分鐘。制成螺旋線行波管慢波組件。
本發(fā)明可以把慢波組件工作過程中，螺旋線2局部的熱量通過介質(zhì)夾 持桿1迅速傳遞到金屬管殼3，從而避免了螺旋線局部溫度過高而造成螺 旋線放氣或燒毀。
本發(fā)明研究了鍍上8微米銅膜的螺旋線與夾持桿壓力擴(kuò)散焊接組成的 慢波組件的剖面結(jié)構(gòu)，從剖面圖上可看出具有金屬銅薄膜的螺旋線2和介 質(zhì)夾持桿l焊接點(diǎn)清晰牢固。
本發(fā)明從實(shí)驗(yàn)上研究了鍍上8微米銅膜的螺旋線與夾持桿壓力擴(kuò)散焊 接組成的慢波組件的散熱性能。圖2給出了本發(fā)明方法和另幾種方法制備 的慢波組件的散熱性能曲線圖，其中，冷彈壓法l,冷彈壓后纏鉬帶法2， 傳統(tǒng)覆膜焊接法3，螺旋線鍍銅焊接4。結(jié)果表明鍍銅膜的螺旋線組成的 慢波組件的散熱性能是傳統(tǒng)冷彈壓法的四倍以上,達(dá)到或超過傳統(tǒng)覆膜焊 接法制備的慢波組件的散熱性能。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想 到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種螺旋線行波管慢波組件的制備方法，其特征在于，制備步驟如下步驟1:將清干凈的螺旋線放入金屬銅電鍍液內(nèi)；步驟2:將金屬銅電鍍?cè)诼菪€表面，形成具有金屬銅薄膜的螺旋線；步驟3:將鍍有金屬銅的螺旋線和介質(zhì)夾持桿及金屬管殼固定在裝架模具上；步驟4:在常溫常壓條件下，采用冷彈壓法，將具有金屬銅薄膜的螺旋線和介質(zhì)夾持桿擠入金屬管殼內(nèi)；步驟5:把步驟4所得物裝入石墨模具內(nèi)，在氫氣爐內(nèi)950度保溫10分鐘，制成螺旋線行波管慢波組件。
2、 如權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于，所示步驟2，在螺旋 線表面電鍍金屬銅，鍍膜厚度在5—10微米。
3、 一種如權(quán)利要求1所述的方法制備的螺旋線行波管慢波組件，包 括介質(zhì)夾持桿(1)、螺旋線(2)、管殼(3);其特征在于，其中，管殼(3) 的內(nèi)壁與介質(zhì)夾持桿(1)的外壁連接，介質(zhì)夾持桿(1)內(nèi)壁與螺旋線(2) 外壁通過壓力擴(kuò)散焊接方法連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開一種螺旋線行波管慢波組件的制備方法，方法包括步驟將清洗干凈的螺旋線放入電鍍液內(nèi)；將金屬銅電鍍?cè)诼菪€表面形成金屬銅薄膜；將鍍有金屬銅的螺旋線和介質(zhì)夾持桿及金屬管殼固定在裝架模具上并擠入金屬管殼內(nèi)。組件包括介質(zhì)夾持桿、螺旋線、管殼。在管殼外套上石墨等擠壓模具并放入氫氣加熱爐中，在950度保溫10分鐘，這樣鍍有金屬銅的螺旋線和介質(zhì)夾持桿就焊接在一起了。該方法可以很好的提高慢波組件的散熱性能，又避免了傳統(tǒng)焊接方法造成的介電性能降低，高頻損耗增加；克服了鍍膜焊接后的多余膜料不容易去除干凈，而且在去除時(shí)螺旋線可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使性能受到影響等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J9/00GK101383253SQ20071012136
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者于艷春, 劉濮鯤, 劉燕文, 莉 王, 王曉艷, 王自成, 趙世柯, 趙建東, 峰 鄧, 鄭曉陽(yáng), 勇 韓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所