什么是真空电子器件金属材料?

什么是真空电子器件金属材料?

[拼音]：zhenkong dianzi qijian jinshu cailiao

[外文]：metallic material for vacuum electronic device

真空电子器件用的各种金属和合金。金属材料在器件中使用的部位不同，因而对它们的机械、电学、热学等特性就有不同的要求。一般要求放气量低、高温蒸气压低，对于器件外壳材料，还要求气密性好。按材料在器件中部位和功能的不同，可分为阴极和热子材料、栅极材料、阳极材料、封接材料、焊料、吸气材料以及结构材料等。

阴极、热子材料

直热式阴极、次级发射阴极、场致发射阴极等可直接采用金属或合金作电子发射材料，间热式阴极用金属或合金作阴极的底金属。阴极材料对器件的性能、寿命和可靠性影响极大。

用于热阴极的材料要求蒸发率低、耐高温、耐机械振动。大功率器件的直热式阴极常用金属钨和钽。为降低阴极的工作温度，还常采用钨－钍丝。为使氧化物阴极获得高发射电流密度和长寿命，底金属常采用含有钨、锆、铼、镁、钙、硅等一种或几种元素的镍合金，如镍镁、镍钨钙、镍钨锆、镍钨镁和镍铼等。此外，镍粉、钨粉用于制作浸渍式阴极载体。硼化镧有良好的热发射性能和暴露大气后仍能使用的优点，故用于制作能抗大气污染的硼化镧阴极。

次级发射阴极材料要求有稳定的次级电子发射系数和良好的耐电子、离子轰击性能。大功率器件常用纯铂作次级发射阴极材料；中、小功率器件一般用铜铍、银镁、铜铝镁等合金。

光电阴极是由铯、钾、钠、银、锑、铋等的两种或多种元素经适当工艺制成的（见真空电子器件阴极）。

热子是间热式阴极的加热体，要求材料的熔点高、蒸发率低、电阻率大和高温强度好。常用钨和钨钼合金丝制作热子。近年来采用含有微量铝、钾、硅等氧化物的铼钨丝作为热子材料，因为它具有更好的高温性能和点焊性能。

栅极、阳极材料

栅极、阳极往往要受到高速电子的轰击和阴极的热辐射，所用材料要求逸出功大和高温性能好，并要有良好的导电、导热性能。

栅极要求有良好的形状稳定性。大功率管常用高温强度好、热膨胀系数小的钨丝、钼丝和钨钼合金丝作为栅丝材料。用作栅极边杆和框架的材料有镍、钼和钨等。为了抑制栅极电子发射，常在其表面涂敷银、金、铂、锆等金属。

根据阳极承受功率密度的大小、散热方式和工作温度的不同，可选用无氧铜、镍、覆镍铁、钼和钽等。为抑制次级发射和降低阳极温度，有时在阳极表面涂敷锆、钛、石墨等。

封接材料

指与玻璃、陶瓷、云母、金刚石及其他晶体等介质相封接的金属材料。为减小封接应力，确保封接处气密，要求金属与介质在一定的温度范围内具有相近的热膨胀系数或具有低的d性模量和屈服强度。可与玻璃封接的材料有无氧铜、钨、钼、铁镍合金、铁镍钴合金（可伐）及以铁镍合金为芯覆铜的杜美丝等。可与陶瓷封接的材料有低钴定膨胀瓷封合金、无磁定膨胀瓷封合金、钛和蒙耐尔等。可伐合金的热膨胀系数在室温至 450


温度范围内与高硅硼硬玻璃相近，在室温至500


之间与氧化铝瓷相近，是最常用的一种封接材料。

真空电子器件焊料

真空电子器件用的焊料要求蒸气压低、放气量小、熔流点间隔小、对各种常用材料有良好的浸润性并易于加工成形。常用银系、金系、铜系和钯系等纯金属及其合金作焊料，如纯银、无氧铜、银铜、锗铜、金铜、金镍和钯银铜合金等。活性焊料如钛银铜、钛铜、钛镍等是在真空中进行陶瓷与金属活性封接的焊料。

在摄像管等器件中，为适应光敏面不能承受高温的特点和装配工艺的要求，常采用高纯铟作窗口和管壳的冷封材料。

吸气材料

用来吸收器件内的残余气体和零件放出的气体。吸气剂材料必须化学活性大、蒸气压低（见真空物理）。

结构材料

指上述几类材料以外的管壳、支撑零件和电极连接零件等所用的金属材料。这些材料应具有一定的机械强度，良好的导电、导热性能，在工作温度和烘烤温度下有足够低的饱和蒸气压，良好的化学稳定性和热稳定性，以及良好的加工性和可焊性。结构材料常用含氧量不超过 0.003％的无氧铜、不锈钢、无磁蒙耐尔、康铜及覆铝铁、覆铜铁、覆镍铁等复合材料。对于兼有高导热、高导电和高强度要求的零件，可采用强化无氧铜。不锈钢耐锈蚀，放气速率低，是优良的壳体材料。氢在铝中扩散速率低，所以铝是可望获得应用的超高真空壳体材料。

阴极支持筒按其荷重和热负荷的不同，可采用钼、钽、铌或镍钼铁。微波管的慢波结构和热屏常采用钼。彩色显像管荫罩常用含微量铝的低碳钢薄板，如08号钢等制成。

随着现代技术的发展，在大规模自动连续生产条件下，不仅对材料的成分、性能，而且对材料的均匀性、表面质量、规格和尺寸精度都提出了严格要求。