一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置及方法与流程

1.本发明涉及固－液混合材料的封灌工艺领域，更具体地说，涉及一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置及方法。


背景技术：

2.行波管是当今广泛应用于雷达、电子对抗、通信等领域作为微波功率放大的核心器件。阴极热子组件是行波管的一个重要部件，它的性能和工作状态将直接影响器件的性能和工作状态。阴极热子组件广泛采用通过绝缘填充材料热传导的方式实现热子对阴极的加热，使阴极内部电子的动能增加，克服表面势垒而逸出固体表面，形成电子发射；工艺是将氧化铝以及其它添加剂配置成固液两相混合物并将其添加到热丝和阴极筒，用离心法或超声振动法使之密实，再经过高温烧结可以得到热子组件；阴极热子组件工作时填充绝缘材料温度可达到1400℃以上，对热子组件灌封绝缘材料的高温绝缘性、热稳定性要求极高。目前在氧化铝填料灌注工艺上存在不足，具体表现为：（1）填料注入阴极筒内之后，使用离心机使填料,填充得更加密实，这必然导致不同直径的填料颗粒分层，烧结后出现填料块收缩不均匀的现象，从而影响热子组件的可靠性。
3.（2）填料中的液相及夹杂的气体若不及时排出，在高温烧结阶段将导致填料内部出现孔洞、表面开裂等缺陷，严重影响热子组件的耐热冲击、绝缘性能以及热效率。
4.（3）从填料注入阴极筒到离心处理，该过程用时较长，且多为单次处理单个组件，这就导致单个组件生产的时间成本较高，生产效率较低。
5.经过技术调研以及开展工艺研究发现，要想解决热子组件烧结后存在的种种缺陷，必须从源头着手，即调整现有的填料灌注工艺，并设计相对应的装置来实现调整后的工艺。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置，它可以实现利用气压差来排出热子组件填料中夹杂的空气与胶体溶剂，实现填料的一次灌注，得到致密、耐机械与热冲击以及高热效率的烧结后热子组件。
7.本发明的目的在于提供上述一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置的使用方法，为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置，包括有机玻璃钟罩，所述有机玻璃钟罩包括上盖和下盖，所述上盖和下盖接触面之间设置有密封胶圈，所述下盖的一侧底部设置有排气口，所述排气口通过橡胶管连接有真空泵，所述下盖内设置有模板卡槽，所述模板卡槽内卡接固定有样品放置模板。
8.作为本发明的一种优选方案，所述上盖的上端设置有压力表，所述压力表采用ae
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p2型智能数字压力表。
9.作为本发明的一种优选方案，所述上盖和下盖的接触边一侧通过铰链连接，且所述铰链为阻尼铰链。
10.作为本发明的一种优选方案，所述样品放置模板上开设有多个固定沉孔，所述固定沉孔的直径根据不同管种的阴极筒设置。
11.作为本发明的一种优选方案，所述下盖的下端设置有固定底座，所述固定底座的底部设有减震垫。
12.作为本发明的一种优选方案，所述下盖的内腔底部设置有超声波发生器，所述超声波发生器的上端设置有超声波振子，且所述超声波振子与样品放置模板的底部相抵。
13.作为本发明的一种优选方案，所述样品放置模板与模板卡槽之间设置有弹性垫，且弹性垫为多孔橡胶材质。
14.作为本发明的一种优选方案，所述排气口上设置有三位三通电磁阀。
15.上述一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌方法，包括以下几个步骤：s1、将灌注氧化铝填料的阴极筒放置于样品放置模板上的固定沉孔内；s2、将样品放置模板放入下盖内腔，并将样品放置模板卡入模板卡槽内；s3、盖上上盖；s4、启动真空泵，真空泵通过橡胶管从排气口抽取真空；s5、待压力表的示数达到目标值后，关停真空泵；s6、静置后取出热子组件并进行后续工艺。
16.作为本发明的一种优选方案，所述s6中静置时启动超声波发生器，通过超声波发生器带动样品放置模板进行高频振动相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）该行波管热子组件用绝缘材料真空灌封装置，结构简单、造价低、操作简易，热子组件模具材料易得，易于设计与制造。两者配合使用可实现对多个、多种热子组件填料的同步致密化处理，提高生产效率。
17.（2）真空灌注工艺以及配套的装置有利于实现热子组件填料的快速灌注，从而提升热子填充绝缘材料烧结后的致密度与表面硬度。
附图说明
18.图1为本发明的内部结构示意图。
19.图2为本发明中模具的俯视图。
20.图中标号说明：1、上盖；2、压力表；3、密封胶圈；4、真空泵；5、下盖；6、排气口；7、样品放置模板；8、固定底座；9、模板卡槽；10、超声波发生器；11、有机玻璃钟罩；12、固定沉孔。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例：热子填充绝缘材料的烧结前致密化处理关系到其烧结后的强度、硬度、耐热冲击性能、绝缘性能等多项指标。因此，在解决烧结后热子组件缺陷的问题上，本发明从以下几方面入手：（1）提出一种真空灌封工艺：一方面利用内外气压差排出填料内部残余气体，固液混合相的填料将快速填充残余气体排出后留下的空隙，另一方面通过高速气流加快有机溶剂的蒸发耗散，提高排胶效率；（2）提供一套真空灌注设备：它包括一套自制简易真空获得装置和多种专用模具，专用模具可覆盖多管种阴极热子组件（1.6mm~11mm），实现快速灌注及高效致密化处理，提高生产效率。
25.请参阅图1
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2，一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌装置，包括有机玻璃钟罩11，有机玻璃钟罩11包括上盖1和下盖5，上盖1和下盖5接触面之间设置有密封胶圈3，下盖5的一侧底部设置有排气口6，排气口6通过橡胶管连接有真空泵4，下盖5内设置有模板卡槽9，模板卡槽9内卡接固定有样品放置模板7。
26.本方案介绍的一种高效率真空灌注工艺已在多个产品应用，灌封热子组件尺寸为f1.6mm~f11mm；经过两批次样品验证，相比于传统的离心灌注方法，本工艺可实现多个、多种产品的同时灌注，较大地降低了热子组件生产的时间成本。同时能够及时有效地排出填料中的胶体和气泡，提高烧结后填充绝缘材料的致密度和表面硬度（维氏硬度最高可达611.6）（数据列于表1），满足阴极热子组件的高可靠性要求。
27.表1氧化铝灌注烧结实验记录
具体的，上盖1的上端设置有压力表2，压力表2采用ae
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p2型智能数字压力表。
28.本实施例中，通过压力表2的设置便于观察有机玻璃钟罩11的内部压力，从而便于判断真空程度，ae
‑
p2型智能数字压力表便于读取和导出数据。
29.具体的，上盖1和下盖5的接触边一侧通过铰链连接，且铰链为阻尼铰链。
30.本实施例中，通过阻尼铰链，使得上盖1能够翻转掀开，并且阻尼铰链能够使得上盖1在任意角度驻停，便有取放料操作。
31.具体的，样品放置模板7上开设有多个固定沉孔12，固定沉孔12的直径根据不同管种的阴极筒设置。
32.本实施例中，固定沉孔12的设置可实现对阴极热子组件的多管种覆盖。
33.具体的，下盖5的下端设置有固定底座8，固定底座8的底部设有减震垫。
34.本实施例中，通过设置固定底座8，便于设备安装。
35.具体的，下盖5的内腔底部设置有超声波发生器10，超声波发生器10的上端设置有超声波振子，且超声波振子与样品放置模板7的底部相抵。
36.本实施例中，通过设置超声波发生器10，使得超声波发生器10能够带动样品放置模板7高频振动，从而提高样品放置模板7内气泡排出的效率。
37.具体的，样品放置模板7与模板卡槽9之间设置有弹性垫，且弹性垫为多孔橡胶材质。
38.本实施例中，通过设置弹性垫，使得样品放置模板7高频振动时保持稳定。
39.具体的，排气口6上设置有三位三通电磁阀。
40.本实施例中，通过设置三位三通电磁阀便于对有机玻璃钟罩11的抽气和进气的切换，便于装置操作。
41.上述一种行波管热子组件用绝缘材料真空封灌方法，包括以下几个步骤：s1、将灌注氧化铝填料的阴极筒放置于样品放置模板7上的固定沉孔12内；s2、将样品放置模板7放入下盖5内腔，并将样品放置模板7卡入模板卡槽9内；s3、盖上上盖1；s4、启动真空泵4，真空泵4通过橡胶管从排气口6抽取真空；s5、待压力表2的示数达到目标值后，关停真空泵4；s6、静置后取出热子组件并进行后续工艺。
42.具体的，s6中静置时启动超声波发生器10，通过超声波发生器10带动样品放置模板7进行高频振动以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。