專利名稱：用于磁控管的端帽、其制造方法以及磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁控管的端帽、其制造方法以及使用該端帽的磁控管，并且更特別地，涉及一種用于磁控管的端帽、其制造方法以及使用該端帽的磁控管，所述端帽能夠延長(zhǎng)磁控管的壽命，并且能夠展示長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的高可靠性。
背景技術(shù)：
隨著磁控管的陰極部分用于電烤箱(微波爐)，陰極部分已廣為人知，所述陰極部分配置成主要包括線圈狀燈絲1，用于發(fā)射熱電子；上部端帽3和下部端帽4，由Mo構(gòu)成且通過Mo-Ru釬焊材料2接合到線圈狀燈絲I的上端部分和下端部分；中心導(dǎo)桿(lead)5,連接并固定到上部端帽3 ;以及側(cè)面導(dǎo)桿6，連接并固定到下部端帽4。
磁控管是一種歸類為用于發(fā)射微波的電子管的偶極真空管。磁控管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于微波通信設(shè)施以及家用電氣設(shè)備(家用電器)。
在該磁控管中，當(dāng)將數(shù)千伏的直流高電壓施加到圓柱形陰極與圍繞陰極的陽極之間的部分上時(shí)，產(chǎn)生并發(fā)射微波。
現(xiàn)在，磁控管已經(jīng)廣泛地用作根據(jù)電感加熱系統(tǒng)烹調(diào)食物的電烤箱部分，在所述電感加熱系統(tǒng)中使用具有2450MHz的頻率以及約500-1500W的輸出功率的微波。
如制造常規(guī)的用于磁控管的端帽的方法，例如，如在日本專利公報(bào)(已審查的 No. 3-51048 ;專利文件I)中公開的，已經(jīng)提出燒結(jié)Mo粉末的方法。在專利文件I中，公開了一種方法，其中對(duì)Mo粉末進(jìn)行模制，從而制造中間Mo燒結(jié)體；并且另一 Mo-Ru釬焊材料的中間燒結(jié)體設(shè)置在中間Mo燒結(jié)體上，此后，執(zhí)行主燒結(jié)操作。借助該制造方法，可以改善 Mo-Ru釬焊材料與Mo燒結(jié)體(端帽)之間的接合強(qiáng)度。
然而，已經(jīng)造成如下問題當(dāng)將端帽裝配到磁控管中時(shí)，不利地降低了長(zhǎng)期可靠性 (縮短了壽命)。
文獻(xiàn)列表
專利文件
專利文件1:日本專利(已審查)No. 3-51048 發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
作為研究降低上述長(zhǎng)期可靠性的原因的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Mo燒結(jié)體(端帽)的表面上存在的碳是降低長(zhǎng)期 可靠性的原因。此外，還獲得了以下的發(fā)現(xiàn)。即碳源自樹脂粘合劑，所述樹脂粘合劑用于模制Mo模制體。
當(dāng)碳存在于端帽的表面上，并且將高電壓施加到真空管中的端帽上時(shí)，端帽的表面變得易于被濺射。由于這個(gè)濺射現(xiàn)象，端帽的表面接地并被侵蝕，從而增加了真空氣氛中的碳含量。結(jié)果，確認(rèn)降低了磁控管的輸出功率，不利地降低了磁控管的壽命。
在上述環(huán)境下，對(duì)于用于磁控管的常規(guī)的端帽，具有進(jìn)一步改善其壽命特征的技術(shù)上的要求。
為達(dá)到上述技術(shù)要求已實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供展示高可靠性的用于磁控管的端帽，提供制造端帽的方法，以及提供具有極好的成品率和生產(chǎn)效率的磁控管。
解決問題的手段
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了用于磁控管的端帽，其由Mo燒結(jié)體構(gòu)成，其特征在于范圍為從Mo燒結(jié)體的表面至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域具有30ppm或更少的碳含量，范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此±100 μ m的距離的中心區(qū)域具有50至300ppm或更少的碳含量。
此外，在上述用于磁控管的端帽中，優(yōu)選的是Mo燒結(jié)體具有9. 6至10. Og/cm3的山/又ο
此外，在上述用于磁控管的端帽中，優(yōu)選的是，Mo燒結(jié)體具有99. 9質(zhì)量％或更多的 Mo含量,作為雜質(zhì)元素的O. 005質(zhì)量％或更少的Al含量,0. 003質(zhì)量％或更少的Ca含量， O. 005質(zhì)量％或更少的Cr含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Cu含量，O. 03質(zhì)量％或更少的Fe含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Mg含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Mn含量，O. 008質(zhì)量％或更少的 Ni含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Pb含量，O. 005質(zhì)量％或更少的Si含量，以及O. 002質(zhì)量％ 或更少的Sn含量。
此外，在上述用于磁控管的端帽中，同樣優(yōu)選的是，向用于磁控管的端帽提供 Mo-Ru釬焊材料。
此外，在上述用于磁控管的端帽中，同樣優(yōu)選的是，Mo-Ru釬焊材料具有作為雜質(zhì)元素的O. 05質(zhì)量％或更少的碳含量，O. 009質(zhì)量％或更少的Fe含量，以及O. 007質(zhì)量％或更少的Ni含量。
此外，通過使用上述用于磁控管的端帽配置根據(jù)本發(fā)明的磁控管。
制造用于磁控管的端帽的方法包括沖壓過程，用于通過利用具有99. 9重量％或更多的純度的Mo粉末以及樹脂粘合劑沖壓模制具有端帽形狀的Mo模制體；第一燒結(jié)過程， 用于在氧化還原氣氛下燒結(jié)Mo模制體，從而獲得第一燒結(jié)體；以及第二燒結(jié)過程，用于在還原氣氛下燒結(jié)第一燒結(jié)體，從而獲得第二燒結(jié)體。
此外，在上述制造用于磁控管的端帽的方法中，優(yōu)選的是，所述氧化還原氣氛是濕氫氣氣體。此外，同樣優(yōu)選的是，在如下條件下執(zhí)行第一燒結(jié)過程濕氫氣氣體的流速設(shè)定為O. 2m3/小時(shí)或更多，最大達(dá)到燒結(jié)溫度是1000至1200°C，并且最大達(dá)到燒結(jié)溫度的保持時(shí)間是I至4小時(shí)。
此外，在上述制造用于磁控管的端帽的方法中，同樣優(yōu)選的是，在花費(fèi)3至7小時(shí)將Mo模制體從600°C的溫度加熱至最大達(dá)到燒結(jié)溫度的條件下執(zhí)行第一燒結(jié)過程。此外， 同樣優(yōu)選的是，在氫氣氣體的流速設(shè)定為O. 2m3/小時(shí)或更多，最大達(dá)到燒結(jié)溫度是1600至 1900°C，并且在最大達(dá)到燒結(jié)溫度的保持時(shí)間是30分鐘至5小時(shí)的條件下執(zhí)行第二燒結(jié)過程。
此外，在上述制造用于磁控管的端帽的方法中，同樣優(yōu)選的是，進(jìn)一步針對(duì)第二燒結(jié)體進(jìn)行滾筒拋光加工(barrel-polishing work),從而獲得滾筒拋光體。此外，同樣優(yōu)選的是，針對(duì)滾筒拋光體進(jìn)一步進(jìn)行沖壓加工。
此外，在上述制造用于磁控管的端帽的方法中，同樣優(yōu)選的是，如此獲得的用于磁控管的端帽配置為范圍為從Mo燒結(jié)體的表面至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域的碳含量設(shè)定為30ppm或更少，并且范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此± 100 μ m 的距離的中心區(qū)域的碳含量設(shè)定為50至300ppm或更少。
發(fā)明的有益效果
根據(jù)本發(fā)明的用于磁控管的端帽，Mo端帽的表面區(qū)域內(nèi)殘留的碳含量很小。所以， 當(dāng)Mo端帽用作磁控管時(shí)，Mo端帽幾乎不被濺射，因此可以延長(zhǎng)磁控管的壽命，并且可以獲得磁控管的長(zhǎng)期可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的制造用于磁控管的端帽的方法，可以以高的成品率高效地制造本發(fā)明的端帽。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁控管的陰極部分的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于磁控管的端帽的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖3是示出了在將多個(gè)模制體一次裝入燒結(jié)爐時(shí)的狀態(tài)的截面圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參考附圖解釋用于完成本發(fā)明的模式。
由Mo燒結(jié)體構(gòu)成的用于磁控管的端帽的特征在于范圍為從Mo燒結(jié)體的表面至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域具有30ppm或更少的碳含量，并且范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此±100 μ m的距離的中心區(qū)域具有50至300ppm或更少的碳含量。
圖2示出了用于磁控管的端帽的一個(gè)實(shí)施例。在圖2中，附圖標(biāo)記2表示釬焊材料，附圖標(biāo)記3表示上部端帽(端帽體部分)，附圖標(biāo)記7表示中心導(dǎo)桿連接孔部分，附圖標(biāo)記8表示端帽與釬焊材料的接合底部部分，附圖標(biāo)記9表示端帽與釬焊材料的接合側(cè)面部分。就這一點(diǎn)而言，雖然圖2示例性地示出了上部端帽，下部端帽的基本結(jié)構(gòu)基本上與上部端帽的基本結(jié)構(gòu)一樣。此外，圖2示出了釬焊材料2安裝在其上的狀態(tài)。
端帽體部分3由Mo燒結(jié)體形成。該Mo燒結(jié)體以如下方式制造對(duì)Mo粉末進(jìn)行模制，在預(yù)定條件下燒結(jié)模制體，從而制備Mo燒結(jié)體。稍后將描述優(yōu)選的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的用于磁控管的端帽由Mo燒結(jié)體構(gòu)成。如圖2所示，在范圍為從Mo 燒結(jié)體的表面S至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域11中的碳含量為30ppm或更少，并且范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分(中心點(diǎn))10至距此±100μπι的距離的中心區(qū)域12中的碳含量為50至300ppm或更少。
在這一點(diǎn)上，術(shù)語“表面”指的是端帽體部分的任意表面S。術(shù)語“范圍為從表面至100 μ m的深度的表面區(qū)域”指的是區(qū)域11，所述區(qū)域11的范圍為從任意表面S至在深度方向上與表面S的距離為100 μ m的部分。在本發(fā)明中，表面區(qū)域11中的碳含量指定為 30ppm或更少。優(yōu)選地,碳含量是20ppm或更少(包括零ppm)。
此外，范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分(中心點(diǎn))10至距此±100μπι 的距離的中心區(qū)域12中的碳含量是50至300ppm或更少。
在這一點(diǎn)上，術(shù)語“中心區(qū)域”指的是范圍為從W的中心點(diǎn)(W/2)至距此±100μπι的距離的區(qū)域，所述W是圖2中所示的Mo燒結(jié)體的厚度方向上的寬度。在圖2中，雖然示例性地示出了端帽的側(cè)壁部分的中心區(qū)域，但同樣可以從底部部分取出中心區(qū)域的試樣(樣品)。
根據(jù)高頻燃燒-紅外吸收法執(zhí)行測(cè)量碳含量的方法。在表面區(qū)域11中刮掉范圍為距表面S距離為100 μ m的部分，從而獲得試樣(樣品)。通過使用由刮掉(W/2)±100ym 的區(qū)域而制備的樣品來測(cè)量中心區(qū)域中的碳含量。
當(dāng)將表面區(qū)域11中的碳含量與中心區(qū)域12中的碳含量進(jìn)行比較時(shí)，本發(fā)明的特征在于表面區(qū)域11中的碳含量相對(duì)小于中心區(qū)域12中的碳含量。當(dāng)碳存在于Mo燒結(jié)體 (端帽體部分)的表面區(qū)域11中時(shí)，Mo燒結(jié)體的表面被濺射且易于被侵蝕。所以，優(yōu)選的是碳不存在于表面區(qū)域11中。
另一方面，當(dāng)制造Mo燒結(jié)體時(shí),混合Mo粉末和樹脂粘合劑以制備模制體,然后燒結(jié)該模制體。此時(shí)，大部分樹脂粘合劑被燒盡了，并且少量的碳?xì)埩粝聛沓蔀殡s質(zhì)，因此導(dǎo)致次品。所以，為了消除樹脂粘合劑的不良效應(yīng)，已經(jīng)嘗試不使用樹脂粘合劑來制備模制體。然而，在這種情況下，已經(jīng)形成模制體的成品率大大降低的問題。然而，在實(shí)際的情況下，樹脂粘合劑的使用確實(shí)是不可避免的，使得雜質(zhì)碳容易保留在Mo燒結(jié)體中。
通常，作為磁控管的使用環(huán)境，主流是使用具有約2450MHz的頻率以及約500至 1500W的輸出功率的微波。包括線圈狀燈絲I以及設(shè)置在真空管(未示出)中的陽極(未示出)的磁控管工作在該使用環(huán)境下，從線圈狀燈絲I向陽極發(fā)射電子。通過使用這些發(fā)射的電子，將電子能轉(zhuǎn)換為大的微波。因此，將在真空管中發(fā)射的電子高效地轉(zhuǎn)換為微波是重要的。
為了高效地將發(fā)射的電子轉(zhuǎn)換為微波，消除來自真空管的雜質(zhì)并且消除對(duì)電子的平滑傳送的有害影響是重要的。在Mo燒結(jié)體中包含的雜質(zhì)中，碳是一種很可能容易被濺射且容易構(gòu)成雜質(zhì)的特定元素。此外，當(dāng)碳被濺射時(shí)，Mo也變得容易與碳一起被濺射，使得端帽的耐久性降低。所以，本發(fā)明規(guī)定表面區(qū)域中的碳含量低于一預(yù)定范圍。
此外，優(yōu)選的是Mo燒結(jié)體具有9. 6g/cm3或更多的密度。更優(yōu)選地，密度是9. 6至 10. Og/cm3。當(dāng)Mo燒結(jié)體的密度小于9. 6g/cm3時(shí)，可能存在對(duì)端帽的強(qiáng)度變得不足的擔(dān)心。
另一方面,Mo的理論密度是 10. 22g/cm3 (參考“Physical and Chemical Science Dictionary”)。當(dāng)Mo燒結(jié)體的密度接近理論密度時(shí)，改善了 Mo燒結(jié)體的強(qiáng)度。然而，當(dāng)密度變得過分高時(shí)，包含在釬焊材料中的Ru變得難以擴(kuò)散。相應(yīng)地，Mo燒結(jié)體合適地具有 9. 6g/cm3或更多的密度，更優(yōu)選的范圍是9. 6至10. Og/cm3,并且仍進(jìn)一步優(yōu)選的范圍是9. 6 至9. 8g/cm3。在這一點(diǎn)上，根據(jù)阿基米德原理(方法)來測(cè)量密度。
此外，優(yōu)選的是對(duì)于Mo燒結(jié)體，Mo (鑰)的比例是99. 9質(zhì)量％或更多。即優(yōu)選的是，雜質(zhì)元素的量是O.1質(zhì)量％或更少。具體地，雜質(zhì)的相應(yīng)的優(yōu)選量如下即，分別地，作為雜質(zhì)元素，Al含量?jī)?yōu)選為O. 005質(zhì)量％或更少，Ca含量是O. 003質(zhì)量％或更少，Cr含量是O. 005質(zhì)量％或更少，Cu含量是O. 002質(zhì)量％或更少，F(xiàn)e含量是O. 03質(zhì)量％或更少，Mg 含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Mn含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Ni含量是O. 008質(zhì)量％或更少，Pb含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Si含量是O. 005質(zhì)量％或更少，以及Sn含量?jī)?yōu)選設(shè)定為O. 002質(zhì)量％或更少。
當(dāng)上述雜質(zhì)含量較大時(shí)，如此高的雜質(zhì)含量構(gòu)成了降低端帽的強(qiáng)度、縮短磁控管的壽命的原因，并且變成了 Mo-Ru釬焊材料與端帽之間的接合缺陷的原因。
此外，如圖2所示，端帽優(yōu)選地具有IOmm或更小的直徑L以及4mm或更小的厚度To
然后，下文將解釋Mo-Ru型釬焊材料。優(yōu)選的是，Mo-Ru型釬焊材料是具有35至 50質(zhì)量％的Ru含量的釬焊材料。在Ru含量過分低于35質(zhì)量％或者過分大以至于超過50 質(zhì)量％的兩種情況下，釬焊材料的熔點(diǎn)變得不利地高。由于Mo和Ru形成共晶結(jié)晶，優(yōu)選的是成分范圍為40至45質(zhì)量％且Mo平衡，其中成分為42. 9質(zhì)量％且Mo平衡具有1960°C的最低熔點(diǎn)。
作為降低釬焊材料的熔點(diǎn)的方法，同樣可以采用一種方法，其中可以以40質(zhì)量％ 或更少的量向釬焊材料添加Ni等。此外，同樣優(yōu)選的是Mo-Ru型釬焊材料具有O. 05質(zhì)量％ 或更少的C (碳)含量，O. 009質(zhì)量％或更少的Fe含量以及O. 007質(zhì)量％或更少的Ni含量。 當(dāng)釬焊材料包含大量的雜質(zhì)時(shí)，可能存在對(duì)這些雜質(zhì)將在真空管中散射或飛濺的擔(dān)心。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的用于磁控管的端帽中，同樣可以采納一種結(jié)構(gòu)，其中由Mo 燒結(jié)體和Mo-Ru型釬焊材料構(gòu)成的端帽是整體接合而成的。如圖1所示，端帽配置為具有上部端帽以及下部端帽，從而構(gòu)成磁控管的陰極部分。
上部端帽和下部端帽中的任意一個(gè)的釬焊材料附接部分必須向下取向。此時(shí)，如果釬焊材料與端帽之間的部分的接合強(qiáng)度不足，則釬焊材料會(huì)剝離且脫落。當(dāng)釬焊材料剝離且脫落時(shí)，由此構(gòu)成缺陷，從而降低了成品率。所以，保證端帽與釬焊材料之間的牢固接合是重要的。
此外，在Mo-Ru釬焊材料整體接合至Mo燒結(jié)體的表面時(shí)，優(yōu)選的是，將包含在 Mo-Ru釬焊材料中的Ru擴(kuò)散至Mo燒結(jié)體中。同樣優(yōu)選的是，其中擴(kuò)散了 Ru的區(qū)域是范圍為從接合界面至距此100 μ m的部分的區(qū)域。
在這一點(diǎn)上，“接合界面”指的是Mo-燒結(jié)體(端帽)的表面。Mo燒結(jié)體(端帽)接觸釬焊材料的部分可以包 括接合底部部分8，其中將釬焊材料接合至端帽。在釬焊材料和端帽的接合底部部分8中，當(dāng)Ru在端帽方向上擴(kuò)散時(shí)，可以增強(qiáng)釬焊材料的接合強(qiáng)度。
此外，同樣對(duì)于釬焊材料接合至端帽的接合側(cè)面部分9的情況而言，與接合底部部分8中的方式一樣，當(dāng)包含在釬焊材料中的Ru在端帽方向上擴(kuò)散時(shí)，同樣可以改善釬焊材料的接合強(qiáng)度。
如上所述，當(dāng)改善了端帽與釬焊材料的接合強(qiáng)度時(shí)，在裝配-接合過程中可以抑制諸如釬焊材料的脫開和剝落之類的缺陷，在所述裝配-接合過程中裝配且接合線圈狀燈絲I。所以，可以以高成品率高效地執(zhí)行制造磁控管的陰極部分的過程。
然后，下文將解釋根據(jù)本發(fā)明的制造用于磁控管的端帽的方法。根據(jù)本發(fā)明的制造用于磁控管的端帽的方法沒有特別的限定。然而，作為以高成品率高效地制造端帽的方法，可以提出以下的方法。
也就是，根據(jù)本發(fā)明的制造用于磁控管的端帽的方法特征在于包括沖壓過程，用于通過利用純度為99. 9質(zhì)量％或更多的Mo粉末以及樹脂粘合劑來沖壓模制Mo模制體，所述Mo模制體具有端帽形狀；第一燒結(jié)過程，其用于在氧化還原氣氛下燒結(jié)Mo模制體，從而獲得第一燒結(jié)體；以及第二燒結(jié)過程，用于在還原氣氛下燒結(jié)第一燒結(jié)體，從而獲得第二燒結(jié)體。
首先，準(zhǔn)備純度為99. 9質(zhì)量％或更多的Mo粉末。Mo粉末優(yōu)選地具有范圍為I至 8μπι的平均晶粒尺寸(顆粒直徑)。包含在Mo粉末中的雜質(zhì)量限制在O.1質(zhì)量％或更少。更優(yōu)選地，Mo粉末具有以下的雜質(zhì)含量即作為雜質(zhì)元素,Al含量是O. 005質(zhì)量％或更少,Ca 含量是O. 003質(zhì)量％或更少，Cr含量是O. 005質(zhì)量％或更少，Cu含量是O. 002質(zhì)量％或更少，F(xiàn)e含量是O. 03質(zhì)量％或更少，Mg含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Mn含量是O. 002質(zhì)量％ 或更少，Ni含量是O. 008質(zhì)量％或更少，Pb含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Si含量是O. 005 質(zhì)量％或更少，Sn含量是O. 002質(zhì)量％或更少，以及碳含量是O. 01質(zhì)量％或更少。優(yōu)選的是，使用這樣的具有一些雜質(zhì)元素含量的Mo粉末。
然后，混合Mo粉末和樹脂粘合劑，并使其成顆粒狀，以將尺寸放大。作為樹脂粘合劑，可以應(yīng)用諸如PVA (聚乙烯醇)等普通的樹脂粘合劑。
然后，通過以下方式來執(zhí)行沖壓過程將如此獲得的成顆粒狀的粉末裝入金屬模制模具中，并且沖壓模制裝入后的成顆粒狀的粉末，從而獲得具有端帽形狀的Mo模制體。 此時(shí)，沖壓壓強(qiáng)優(yōu)選地設(shè)定為3至13噸/cm2 (294至1274MPa)的范圍。
當(dāng)沖壓壓強(qiáng)小于3噸/cm2時(shí)，模制體的強(qiáng)度是不充足的。另一方面，當(dāng)沖壓壓強(qiáng)過分大以至于超過13噸/cm2時(shí)，模制體的密度變得過分大且?guī)缀醪怀霈F(xiàn)Ru的擴(kuò)散。優(yōu)選的沖壓壓強(qiáng)設(shè)定在4至10噸/cm2的范圍內(nèi)。
然后，通過以下方式執(zhí)行第一燒結(jié)過程在氧化還原氣氛下燒結(jié)如此得到的Mo模制體，從而獲得第一燒結(jié)體。在該第一燒結(jié)過程中，優(yōu)選的是，將最大達(dá)到溫度(最高燒結(jié)溫度)設(shè)定為1000至1200°C的范圍，并且在最大達(dá)到溫度下保留(保持)模制體的保持時(shí)間設(shè)定在I至4小時(shí)的范圍內(nèi)。當(dāng)如后面描述的第二燒結(jié)過程定義為主燒結(jié)時(shí)，第一燒結(jié)過程被視為臨時(shí)燒結(jié)(或主燒結(jié)之前的中間 燒結(jié))。
當(dāng)上述最大達(dá)到溫度低于1000°C時(shí)，模制體的致密化變得不充分。另一方面，當(dāng)最大達(dá)到溫度超過1200°C時(shí)，模制體過分致密，使得在接合Mo-Ru型釬焊材料的過程中，Ru 的擴(kuò)散進(jìn)行得不充分。此外，優(yōu)選的是氧化還原氣氛是濕氫氣氣體。該濕氫氣氣體指的是包含水蒸氣的氫氣氣體。
第一燒結(jié)過程的目標(biāo)不是用于使Mo燒結(jié)體致密化為最終產(chǎn)品的過程，而是用于在氧化還原氣氛下燒結(jié)模制體，從而去除存在于Mo燒結(jié)體的表面上的碳，并且用于防止Mo 燒結(jié)體過分氧化的過程。
當(dāng)使用濕氫氣(包含水蒸氣的氫氣氣體)時(shí)，可以從Mo燒結(jié)體的表面去除碳。所去除的碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?CO2)或一氧化碳(CO)且被去除。這是因?yàn)?，通過加熱而溫暖的水蒸氣(H2O)變得易于與碳(C)反應(yīng)，使得容易從Mo燒結(jié)體以二氧化碳(CO2)或一氧化碳(CO) 的形式去除碳。
此外，在第一燒結(jié)過程中，優(yōu)選的是花費(fèi)3至7小時(shí)時(shí)間將Mo模制體從600°C的溫度加熱至最大達(dá)到溫度。當(dāng)?shù)谝粺Y(jié)過程中的加熱速度過分高時(shí)，可能出現(xiàn)具有在消除樹脂粘合劑方面或在燒結(jié)體的致密化方面的不均勻性的Mo燒結(jié)體，所述樹脂粘合劑包含在Mo燒結(jié)體中。在另一方面，當(dāng)花費(fèi)7小時(shí)或更多的時(shí)間對(duì)模制體進(jìn)行加熱時(shí)，可以消除該不均勻性。然而，該處理需要大量的時(shí)間，從而降低了生產(chǎn)效率。
此外，在第一燒結(jié)過程中，為了防止Mo模制體在燒結(jié)操作期間被氧化，優(yōu)選的是在包含濕氫氣氣體的氣氛下燒結(jié)Mo模制體。在這種情況下，考慮到防止過分氧化，優(yōu)選的是燒結(jié)爐的內(nèi)部氣氛以氮?dú)鈿怏w替代，所以，濕氫氣氣體的流速控制在O. 2m3/H (小時(shí))或更多，并且更優(yōu)選地，控制在O. 2至17m3/H的范圍內(nèi)。
此外，優(yōu)選的是，供應(yīng)濕氫氣氣體作為氣體流，并且控制氣體條件，以便向Mo模制體供應(yīng)新鮮的濕氫氣氣體。此外，如果存在預(yù)定的充足的氣體流速，則從Mo模制體去除的碳含量(二氧化碳，一氧化碳)可以與該氣體流一起向燒結(jié)爐的外部排放。
特別地，在多個(gè)Mo模制體布置在燒結(jié)舟(Mo舟)上且一批對(duì)200件或更多的Mo模制體同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)(一批操作)的情況下，有必要控制濕氫氣氣體的流速。此時(shí)，優(yōu)選的是， 燒結(jié)爐的內(nèi)部空間中的濕氫氣氣體的流速控制在2mVh或更多。
圖3示出了當(dāng)將一批Mo模制體裝入燒結(jié)爐且對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，多個(gè)Mo模制體的布置的一個(gè)不例。在圖3中，附圖標(biāo)記20表不Mo模制體，附圖標(biāo)記21表不燒結(jié)容器，附圖標(biāo)記22表示其上設(shè)置Mo模制體的燒結(jié)舟，并且附圖標(biāo)記23表示用于向相鄰的多個(gè)燒結(jié)舟 22之間的部分提供間隙的分離器。多個(gè)Mo模制體20設(shè)置在燒結(jié)舟22上。
此時(shí)，為了易于穿過各個(gè)Mo模制體之間的間隙，各個(gè)Mo模制體20之間的間隙由 Imm或更多的距離形成。其上設(shè)置多個(gè)Mo模制體20的多個(gè)燒結(jié)舟22通過分離器23堆疊設(shè)置，從而形成堆疊體。該堆疊體布置在燒結(jié)容器21中。
當(dāng)上述燒結(jié)容器等均布置在燒結(jié)爐中時(shí)，可以一次燒結(jié)一批200件或更多、進(jìn)一步400件或更多、更進(jìn)一步2000件的Mo模制體。就這一點(diǎn)而言，優(yōu)選的是，燒結(jié)舟、分離器和燒結(jié)容器由Mo制造，所述Mo是耐火金屬。此外，如有必要，可以使用表面涂覆有氧化物陶瓷的燒結(jié)舟。
然后，執(zhí)行第二燒結(jié)過程，以在包含氫氣氣體的氣氛下燒結(jié)第一燒結(jié)體，從而獲得第二燒結(jié)體。第二燒結(jié)過程是對(duì)應(yīng)于所謂的主燒結(jié)過程的過程。
在第二燒結(jié)過程中，優(yōu)選的是，燒結(jié)體所加熱到的最大達(dá)到溫度(最高燒結(jié)溫度) 設(shè)定為1600至1900°C的范圍， 并且用于在最大達(dá)到溫度下保留(保持)第一燒結(jié)體的保持時(shí)間設(shè)定為30分鐘至5小時(shí)。
當(dāng)最大達(dá)到溫度低于1600°C時(shí)，對(duì)燒結(jié)體的致密化進(jìn)行得不充分，并且第二燒結(jié)體的密度容易變得小于9. 6g/cm3。
另一方面，當(dāng)最大達(dá)到溫度超過1900°C時(shí)，由于最大達(dá)到溫度接近釬焊材料的熔點(diǎn)1960至2050°C，所以可能存在對(duì)釬焊材料將過分熔化的擔(dān)心。
當(dāng)釬焊材料過分熔化時(shí)，可能導(dǎo)致與燈絲或?qū)U接合時(shí)的缺陷。更優(yōu)選地，最大達(dá)到溫度在1650至1800°C的范圍內(nèi)。
當(dāng)在最大達(dá)到溫度下的保持時(shí)間小于30分鐘時(shí)，Mo燒結(jié)體的致密化是不充分的。 相反地，當(dāng)保持時(shí)間超過5小時(shí)時(shí)，可能存在對(duì)包含在釬焊材料中的Ru過多地?cái)U(kuò)散到Mo燒結(jié)體中的擔(dān)心。
此外，與第一燒結(jié)過程中的方式一樣，為了防止Mo燒結(jié)體被氧化，同樣有必要在包含氫氣氣體的氣氛下執(zhí)行第二燒結(jié)過程。因此，優(yōu)選的是，采取如下的方法預(yù)先以氮?dú)鈿怏w替代燒結(jié)爐的內(nèi)部氣氛，然后向該燒結(jié)爐供應(yīng)氫氣氣體。
此外，由于優(yōu)選的是供應(yīng)新鮮的氫氣氣體，因此優(yōu)選的是，在與第一燒結(jié)過程中的條件一樣的條件下控制氫氣氣流。特別地，為了獲得每一批200件或更多，進(jìn)一步400件或更多的許多均勻的燒結(jié)體，有必要控制濕氫氣氣體或氫氣氣體的流速。
在下文中，將解釋用于布置Mo-Ru釬焊材料的過程。布置Mo-Ru釬焊材料的方法大致劃分為以下的兩種方法。
第一種方法是執(zhí)行釬焊材料布置過程的方法，其中，在第一燒結(jié)體上布置環(huán)形 Mo-Ru型釬焊材料。該布置過程可以包括在端帽的預(yù)定部分上涂覆Mo-Ru型釬焊材料糊劑的方法；在端帽上設(shè)置預(yù)先形成的呈環(huán)形的釬焊材料的方法；在端帽上布置預(yù)先形成以便呈環(huán)形的且受到熱處理的釬焊材料的方法。
為了高效地執(zhí)行布置過程，優(yōu)選的是使用環(huán)形釬焊材料，所述釬焊材料形成為呈環(huán)形且受到熱處理。由于熱處理，增加了環(huán)形Mo-Ru型釬焊材料的強(qiáng)度，使得環(huán)形釬焊材料的使用性能得到改善。
也就是，在布置環(huán)形釬焊材料的時(shí)候，幾乎不會(huì)出現(xiàn)損壞環(huán)形釬焊材料的次品。環(huán)形釬焊材料的直徑尺寸設(shè)定為符合端帽的釬焊材料安裝部分(其對(duì)應(yīng)于用于與釬焊材料接合的接合表面8)的尺寸。環(huán)形釬焊材料的厚度優(yōu)選地設(shè)定在O. 3至2. 5mm的范圍內(nèi)。
第二種方法可以包括在第二燒結(jié)體上涂覆Mo-Ru釬焊材料糊劑的方法，以及布置環(huán)形釬焊材料，然后對(duì)其進(jìn)行激光處理以固定環(huán)形釬焊材料的方法。
第一種方法是在第一燒結(jié)過程與第二燒結(jié)過程之間的中間階段中執(zhí)行用于布置釬焊材料的過程的方法。而第二種方法是在第二燒結(jié)過程完成之后執(zhí)行用于布置釬焊材料的過程的方法。
根據(jù)上述過程，可以制造由本發(fā)明指定的用于磁控管的標(biāo)準(zhǔn)(基本)端帽。然后，在下文中將解釋能夠進(jìn)一步增加成品率的額外的過程。
在第二燒結(jié)體中，可能存在部分地形成 Mo的凸出部分(毛刺)的情況。在這種情況下，當(dāng)對(duì)第二燒結(jié)體執(zhí)行滾筒拋光加工時(shí)，可以獲得沒有毛刺產(chǎn)生的滾筒拋光體，因此是優(yōu)選的。
在這一點(diǎn)上，滾筒拋光加工的條件不是特別限定的，而是任意的。然而，可以提出作為一個(gè)示例的方法。例如，在使用設(shè)有罐(POt)的離心型滾筒機(jī)器的情況下，罐的體積設(shè)定為10至15升。然后，將一批4000至15000件Mo燒結(jié)體裝入該罐中。此外，將拋光媒介 (拋光研磨料)和水裝入該罐中。在這種情況下，以每分鐘60至130轉(zhuǎn)(r. p.m.)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)罐約3至10分鐘的時(shí)間，從而執(zhí)行滾筒拋光處理，以便去除諸如毛刺之類的缺陷。在完成滾筒拋光過程后，執(zhí)行用于烘干滾筒拋光體的烘干過程。
然后，優(yōu)選的是執(zhí)行用于沖壓滾筒拋光體的沖壓加工。在釬焊材料的表面形成為呈波浪形狀的情況下，可以通過沖壓加工使波浪表面形成為呈平坦表面。
雖然前面提及的滾筒拋光加工對(duì)于去除Mo燒結(jié)體(端帽)的外周表面上形成的毛刺是有效的，但是如果毛刺形成在釬焊材料的表面上或毛刺形成在端帽的內(nèi)表面上，則不能獲得去除毛刺的足夠的效果。
此外，當(dāng)拋光材料較小時(shí)，可能出現(xiàn)毛刺產(chǎn)生在釬焊材料的表面上的情況。此外， 當(dāng)去除這樣的毛刺時(shí)，預(yù)計(jì)釬焊材料的絕對(duì)量可能不足，使得可能存在如下的擔(dān)心釬焊材料的短缺對(duì)在后段過程中的釬焊燈絲等操作有不利影響。
相應(yīng)地，有效的是對(duì)滾筒拋光體進(jìn)行沖壓加工，從而帶來修整(整理)釬焊材料的外形的效果。
此外，去除未能由滾筒拋光加工去除的毛刺同樣是可能的。整理形狀(去除毛刺)被稱作“定型”。用于執(zhí)行該定型的沖壓壓強(qiáng)是任意的。然而，優(yōu)選的是，沖壓壓強(qiáng)設(shè)定在6 噸/cm2或更小(588MPa或更小)的范圍內(nèi)。
此外，同樣有效的是將壓模加熱至400至750°C的溫度，然后進(jìn)行沖壓操作。特別是，為了高效地修整釬焊材料的外形，使壓模變熱是有效的。
此外，在沖壓加工時(shí)，在向壓模上涂覆沖壓油(潤(rùn)滑油)，然后進(jìn)行沖壓加工的情況下，可以有效地抑制壓模與Mo燒結(jié)體(端帽)的粘附。在使用沖壓油(油脂)的情況下，優(yōu)選的是執(zhí)行用于使沖壓加工后的產(chǎn)品脫脂的脫脂過程。在該脫脂過程中，有效的是將產(chǎn)品加熱至沖壓油汽化的溫度。
此外，優(yōu)選的是進(jìn)行第三燒結(jié)過程，其中，對(duì)脫脂后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理。在進(jìn)行滾筒拋光加工、定型加工、或者用于去除沖壓油的脫脂加工的情況下，存在使端帽氧化的可能性。因此，優(yōu)選的是執(zhí)行如下過程在氫氣氣氛下對(duì)所脫脂的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，從而去除形成在產(chǎn)品的表面上的氧化物。
至于熱處理的條件，最大達(dá)到溫度設(shè)定為600至900°C的范圍，并且在氫氣氣流下執(zhí)行熱處理。當(dāng)最大達(dá)到溫度低于600°C時(shí)，花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間顯示出氧化物去除效果。另一方面，當(dāng)最大達(dá)到溫度超過900°C時(shí)，無法獲得進(jìn)一步的效果且其結(jié)果是導(dǎo)致增加端帽的制造成本。
根據(jù)如上所述的制造用于磁控管的端帽的方法，可以以高的成品率高效地制造用于磁控管的端帽。此外，例如，當(dāng)在多個(gè)燒結(jié)舟以多級(jí)方式堆疊的情況下執(zhí)行燒結(jié)操作時(shí)， 一批可以同時(shí)燒結(jié)200件或更多的Mo模制體。
當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的制造用于磁控管的端帽的過程時(shí)，即使處理200件或更多的 Mo模制體，成品率也可以增加到80%或更多。
此外，上述過程之后，當(dāng)執(zhí)行滾筒拋光加工、沖壓加工(定型加工)、脫脂加工和第三燒結(jié)過程時(shí)，成品率可以增加到99%或更多。
[實(shí)施例]
然后，下文將參考附圖和以下的具體示例來具體描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(示例I 至 5)
準(zhǔn)備高純度Mo粉末，所述Mo粉末具有3 μ m的平均晶粒尺寸和99. 9%或更多的純度。作為調(diào)查該高純度Mo粉末的雜質(zhì)元素的量的結(jié)果，雜質(zhì)元素的量(非揮發(fā)性成分)是 O. 08質(zhì)量％或更少。至于各個(gè)雜質(zhì)元素的量，Al含量是O. 005質(zhì)量％或更少，Ca含量是O.003質(zhì)量％或更少，Cr含量是O. 005質(zhì)量％或更少，Cu含量是O. 002質(zhì)量％或更少，F(xiàn)e含量是O. 03質(zhì)量％或更少，Mg含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Mn含量是O. 002質(zhì)量％或更少， Ni含量是O. 008質(zhì)量％或更少，Pb含量是O. 002質(zhì)量％或更少，Si含量是O. 005質(zhì)量％或更少，Sn含量是O. 002質(zhì)量％或更少，并且碳含量是O. 01質(zhì)量％或更少。
(過程A:模制過程)
然后，Mo粉末與樹脂粘合劑(PVA :聚乙烯醇(poly vinyl alcohol))混合,從而制備成顆粒狀的粉末。然后，將成顆粒狀的粉末裝入模制模具中，從而成為模制體。每一沖壓壓強(qiáng)(模制壓強(qiáng))設(shè)定為表I示出的值。在這一點(diǎn)上，模制體的尺寸如下所述。即，端帽的直徑L是7. 5mm,而端帽的厚度T是2. 5mm，其內(nèi)徑是3. 3mm,并且其上布置釬焊材料的部分的內(nèi)徑是3. 9mmο
[表I]
模制過程A模制壓強(qiáng)Al3 噸 /cm2 (294MPa)A25 噸 /cm2 (490MPa)A310 噸 /cm2 (980MPa)
(過程B:第一燒結(jié)過程)
如圖3所示，準(zhǔn)備作為燒結(jié)舟22的具有如下尺寸的Mo舟22 :長(zhǎng)320mm、寬220mm、 厚15mm。然后，在Mo舟上設(shè)置500件Mo模制體20 (鄰近的Mo模制體之間的間隙確保為 Imm或更多)。燒結(jié)舟22通過分離器23向上堆疊成十級(jí)，并且堆疊后的燒結(jié)舟布置在燒結(jié)容器21中(一批5000件Mo模制體)。將燒結(jié)容器21等均裝入推型燒結(jié)爐內(nèi)，然后在表2 所示的燒結(jié)條件下進(jìn)行燒結(jié)，從而制備第一燒結(jié)體。在裝入燒結(jié)容器的時(shí)候，內(nèi)部氣氛以氮?dú)鈿怏w替代，此后，以下文表2中所示的預(yù)定的流速向燒結(jié)爐供應(yīng)濕氫氣氣體。
[表2]
弟一燒結(jié)過程B最大達(dá)到溫度 (0C)用于溫度范圍為 600Γ至最大達(dá)到溫度的加熱時(shí)間濕氫氣氣體流速X保持時(shí)間(H)(H)BI1050 C X 4H3H12nr/H B21100T X 3H5H4 ττν'/ΗB31200iC X 2H6H2.3 m7HB41000CX IH5H0.2 ιη3/Η
(過程C:第二燒結(jié)過程)
關(guān)于如此制備的第一燒結(jié)體，在下文表3所示的燒結(jié)條件下執(zhí)行第二燒結(jié)過程。 在第二燒結(jié)過程中，對(duì)與第一燒結(jié)過程中使用的相同的燒結(jié)舟進(jìn)行堆疊，并且將所堆疊的燒結(jié)容器裝入第二燒結(jié)爐中。此外，在用于燒結(jié)第二燒結(jié)體的時(shí)候，爐內(nèi)氣氛預(yù)先以氮?dú)鈿怏w替代，此后，控制向爐供應(yīng)的氫氣氣體的流速。
[表3]
權(quán)利要求
1.一種由Mo燒結(jié)體構(gòu)成的用于磁控管的端帽，其特征在于范圍為從所述Mo燒結(jié)體的表面至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域具有30ppm或更少的碳含量，范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此±100 μ m的距離的中心區(qū)域具有50至300ppm或更少的碳含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁控管的端帽，其中，所述Mo燒結(jié)體具有9.6至10. Og/ cm3的密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于磁控管的端帽，其中，所述Mo燒結(jié)體具有99.9質(zhì)量％或更多的Mo含量,作為雜質(zhì)元素的O. 005質(zhì)量％或更少的Al含量,0. 003質(zhì)量％或更少的Ca含量，O. 005質(zhì)量％或更少的Cr含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Cu含量，O. 03質(zhì)量％ 或更少的Fe含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Mg含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Mn含量，O. 008質(zhì)量％或更少的Ni含量，O. 002質(zhì)量％或更少的Pb含量，O. 005質(zhì)量％或更少的Si含量，以及O. 002質(zhì)量％或更少的Sn含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的用于磁控管的端帽，其中，用于磁控管的所述端帽設(shè)有Mo-Ru釬焊材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于磁控管的端帽，其中，所述Mo-Ru釬焊材料具有作為雜質(zhì)元素的O. 05質(zhì)量％或更少的碳含量，O. 009質(zhì)量％或更少的Fe含量，以及O. 007質(zhì)量％或更少的Ni含量。
6.一種磁控管，通過使用根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的用于磁控管的端帽配置 。
7.—種制造用于磁控管的端帽的方法，所述方法包括沖壓過程，用于通過利用具有99. 9重量％或更多的純度的Mo粉末以及樹脂粘合劑沖壓模制具有端帽形狀的Mo模制體；第一燒結(jié)過程，用于在氧化還原氣氛下燒結(jié)所述Mo模制體，從而獲得第一燒結(jié)體；以及第二燒結(jié)過程，用于在還原氣氛下燒結(jié)所述第一燒結(jié)體，從而獲得第二燒結(jié)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，所述氧化還原氣氛是濕氫氣氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，在所述濕氫氣氣體的流速設(shè)定為O. 2m3/小時(shí)或更多，最大達(dá)到燒結(jié)溫度是1000至1200°C，并且所述最大達(dá)到燒結(jié)溫度下的保持時(shí)間是I至4小時(shí)的條件下執(zhí)行所述第一燒結(jié)過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意一項(xiàng)所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，在花費(fèi)3至7小時(shí)將所述Mo模制體從600°C的溫度加熱至所述最大達(dá)到燒結(jié)溫度的條件下執(zhí)行所述第一燒結(jié)過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任意一項(xiàng)所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，在氫氣氣體的流速設(shè)定為O. 2m3/小時(shí)或更多，最大達(dá)到燒結(jié)溫度是1600至1900°C，并且所述最大達(dá)到燒結(jié)溫度下的保持時(shí)間是30分鐘至5小時(shí)的條件下執(zhí)行所述第二燒結(jié)過程。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任意一項(xiàng)所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，對(duì)所述第二燒結(jié)體進(jìn)一步進(jìn)行滾筒拋光加工，從而獲得滾筒拋光體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，對(duì)所述滾筒拋光體進(jìn)一步進(jìn)行沖壓加工。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造用于磁控管的端帽的方法，其中，如此獲得的用于磁控管的端帽配置為范圍為從所述Mo燒結(jié)體的表面至距此100 μ m的深度的表面區(qū)域的碳含量設(shè)定為30ppm或更少，并且范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此± 100 μ m 的距離的中心區(qū)域的碳含量設(shè)定為50至300ppm或更少。
全文摘要
公開了用于磁控管的端帽，其由Mo燒結(jié)體構(gòu)成，其特征在于范圍為從Mo燒結(jié)體的表面至距此100μm的深度的表面區(qū)域具有30ppm或更少的碳含量，并且范圍為從Mo燒結(jié)體的厚度方向上的中心部分至距此±100μm的距離的中心區(qū)域具有50至300ppm或更少的碳含量。通過減少表面區(qū)域中的碳含量，可以改善長(zhǎng)期可靠性?？梢砸愿叩某善仿手圃炀哂虚L(zhǎng)期可靠性的端帽。
文檔編號(hào)H01J23/04GK103003909SQ20118003507
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者森岡勉, 青山齊 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝高新材料公司