含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子枪芯的焊接组装方法，具体涉及含钽材料的电子枪芯的高频 焊接方法，属于电真空器件领域。
【背景技术】
[0002] 钽材料具有很好的热屏蔽作用，因此在电真空行业内钽材广泛应用于电子枪芯的 零件，但钽在一定温度下会与氢气、氮气反应，使钽材的物理性能和力学性能降低，反应剧 烈的导致钽质材料脆断，进而导致整个电子枪芯报废。且现有技术在焊接过程中，由于焊接 的高温，会引起的材料内低熔点的杂质元素蒸发对阴极产生不良的影响，且焊后白铜材质 的控制极支撑筒和控制极底盘明显被氧化。如对于多注速调管，其控制极底盘上均布有六 个电子枪芯，为保护阴极，采用含有低蒸汽压的金镍铜焊料钎焊连接，电子枪芯内部的阴极 支撑筒、阴极上支撑筒、阴极下支撑筒都为钽材，在氢气气氛下焊接易造成氢脆，在氮气气 氛下焊接易氮脆，氢脆严重。且在金镍铜焊接温度下，钽材丧失了其应有的力学性能，因此 现有技术还不能很好的实现含钽材料的电子枪芯的焊接。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，通过大量实验研宄，本发明 筛选了不同的焊接方式，确定采用高频焊接的方法进行焊接，另外对高频焊接工装模具进 行筛选，优选出石墨模具作为高频加热过程中电子枪芯的固定和传热模具，本发明还对焊 接工装设备进行了大量实验筛选，优选出一整套工装，另外本发明对高频加电电流、升温时 间、保温时间等参数进行了大量实验筛选，确定了最佳的加电电流、升温时间和保温时间。 优选出一套适合含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法。
[0004] 本发明优选出的焊接方法，工装结构设计合理，操作方便，焊接后焊缝光滑、焊料 浸润焊缝良好、无虚焊、漏焊现象；金属材料无吃铜、氧化、变形、氢脆现象，陶瓷件无炸裂， 取得了突破性的成果。
[0005] 技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案如下：
[0006] 一种含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，它包括以下步骤：
[0007] a、装炉过程：
[0008] 在对石墨模具进行前处理，然后把待焊接的电子枪芯装配好，放在处理好的石墨 模具上，然后升起焊炉的钟罩，在石墨模具下面依次垫上瓷环和不锈钢支撑装置，然后调节 升降装置，使石墨模具与高频加热线圈齐平，并保证高频加热线圈与待焊接的电子枪芯同 心，且使高频加热线圈与待焊接的电子枪芯的四周间隙相同；
[0009] b、通气保护过程：
[0010] 降下钟罩，并用卡爪将钟罩和设备台面卡紧、密封；
[0011] 然后依次打开氢气阀门、第一出气口阀门，关闭设备上的氩气阀门、第二出气口阀 门，调节氢气流量计，使氢气流量达到最大数值，将钟罩内其它气体排干净；
[0012] 然后依次打开氩气阀门、第二出气口阀门，关闭氢气阀门、第一出气口阀门，调节 氩气气流量计，向钟罩内通入氩气，将钟罩内氢气气体排干净；
[0013] c、加电高频加热焊接过程：
[0014] 调整设备加电旋钮，设置阳极电流为3. 5?5A，维持6?15min，使待焊接的电子 枪芯的待焊部位的焊料金镍铜全部熔化，焊料熔化后保温5?20s，并将阳极电流归零；
[0015] d、冷却过程：
[0016] 继续给钟罩内通入氩气，冷却35min以上，然后将焊接好的电子枪芯取下。
[0017] 作为优选方案，以上所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，所述的石墨模 具前处理方法为先用丙酮溶液超声波清洗30?40min，去除油污，然后在氢气上灼烧，直至 没有烟状物质产生，最后在硬焊台上加热到900?IKKTC左右，保温2?5min，进一步去除 石墨内部的油污等杂质元素。
[0018] 作为优选方案，以上所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，步骤c中阳极 电流为3. 5A，维持6min。
[0019] 作为优选方案，以上所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，步骤c中焊料 恪化后保温5?10s。
[0020] 作为优选方案，以上所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，所述的氢气， 1000ml/min，氩气流量为 600 ?800ml/min。
[0021] 工艺筛选过程：
[0022] -、焊接方式的确定：
[0023] 本发明通过大量不同焊接方法的实验筛选，优选采用高频焊接方法进行焊接，具 有以下特点：
[0024] a)焊接速度快
[0025] 由于集肤效应和邻近效应的作用，高频电流高度集中于所焊接的部位，加热速度 很快，焊接速度可达到200m/min以上。
[0026] b)热影响区窄、接头性能良好
[0027] 因高频电流重要集中于所焊金属的表面，加热快、焊接速度高，钴热影响小。同时， 在焊接挤压力的作用下，熔化金属及氧化物又可以从焊缝中被挤压出，使得焊件直接接触 形成固相连接，从而获得具有良好组织和性能的焊接接头，有利于本发明电子枪芯含钽材 料的焊接。
[0028] 二、确定焊接时的保护气氛
[0029] 由于电子枪芯内部含有钽质材料，在材料不会发生氧化的前提下，要保证不氢脆、 不氮脆，因此，本发明通过大量实验选用惰性气氛，如氩气和氦气等气体作为焊接时的保护 气氛。
[0030] 三、工装模具的确定
[0031] 由于控制极底盘的外径远大于高频焊接设备的加热线圈，若如对其高频加热线圈 进行改造，难度相当大，且要求控制极底盘的同一表面上均布的6处待焊部位的焊料同时 熔化，因此需要设计合适高频焊接工装模具。
[0032] 且模具应具有良好的导磁和导热性能，且高温下不易变形；模具内部不含有高蒸 汽压的杂质元素；不易氧化，便于长期存放等；模具的尺寸、形状应根据控制极底盘和高频 加热线圈的内径而定，保证模具和控制极底盘良好的接触。
[0033] 本发明筛选了不同模具和材质，如优选了铜，铁和石墨等材料的模具进行对焊件 进行装夹，模具材料整体放置在高频加热线圈中，使模具处于高频加热线圈的正中间，筛选 实验如下表所示：
[0034] 表1高频焊接工艺参数设置表
【主权项】
1. 一种含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，其特征在于，它包括以下步骤： a、 装炉过程： 在对石墨模具（1)进行前处理，然后把待焊接的电子枪芯（2)装配好，放在处理好的石 墨模具（1)上，然后升起焊炉的钟罩（3)，在石墨模具（1)下面依次垫上瓷环（4)和不锈钢支 撑装置（5)，然后调节升降装置（6)使石墨模具（1)与高频加热线圈（7)齐平，并保证高频加 热线圈（7)与待焊接的电子枪芯（2)同心，且使高频加热线圈（7)与待焊接的电子枪芯（2) 的四周间隙相同； b、 通气保护过程： 降下钟罩（3)，并用卡爪将钟罩（3)和设备台面卡紧、密封； 然后依次打开氢气阀门（8)、第一出气口阀门（9)，关闭设备上的氩气阀门（10)、第二 出气口阀门（11)，调节氢气流量计（12)，使氢气流量达到最大数值，将钟罩（3)内其它气体 排干净； 然后依次打开氩气阀门（13)、第二出气口阀门（14)，关闭氢气阀门（8)、第一出气口阀 门（9)，调节氩气气流量计（15)，向钟罩（3)内通入氩气，将钟罩（3)内氢气气体排干净； c、 加电高频加热焊接过程： 调整设备加电旋钮，设置阳极电流为3. 5~5A，维持6~15min，使待焊接的电子枪芯（2) 的待焊部位的焊料金镍铜全部熔化，焊料熔化后保温5~20s，并将阳极电流归零； d、 冷却过程： 继续给钟罩（3)内通入氩气，冷却35min以上，然后将焊接好的电子枪芯（2)取下。
2. 根据权利要求1所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，其特征在于，所述的 石墨模具（1)前处理方法为先用丙酮溶液超声波清洗30~40min，去除油污，然后在氢气上 灼烧，直至没有烟状物质产生，最后在硬焊台上加热到900~1100°C左右，保温2~5min。
3. 根据权利要求1所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，其特征在于，步骤c中 阳极电流为3. 5A，维持6min。
4. 根据权利要求1所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，其特征在于，步骤c中 焊料恪化后保温5~10s。
5. 根据权利要求1所述的含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，其特征在于，所述的 氩气流量为600~800ml/min。
【专利摘要】本发明公开了一种含钽材料的电子枪芯的高频焊接方法，该方法包括装炉过程、通气保护过程、加电高频加热焊接过程、冷却过程等步骤。本发明通过大量实验优选出石墨模具等整套工装，并优选出了最佳的加电电流、升温时间和保温时间。本发明优选出的焊接方法，工装结构设计合理，操作方便，焊接后焊缝光滑、焊料浸润焊缝良好、无虚焊、漏焊现象；金属材料无吃铜、氧化、变形、氢脆现象，陶瓷件无炸裂，本发明可克服现有技术不能很好实现含钽材料电子枪芯焊接的技术不足，取得了突破性的成果。
【IPC分类】B23K13-01, B23K35-38
【公开号】CN104588860
【申请号】CN201410729085
【发明人】任重, 孙自强, 周琪芸, 王永健, 刘祥
【申请人】南京三乐电子信息产业集团有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月3日