阴极钨灯丝“去气”处理

阴极钨灯丝的寿命决定于直接热蒸汽和气体的侵蚀两种因素。对阴极钨灯丝进行一些措施处理可有效地延长阴极钨灯丝的使用寿命。以下介绍阴极钨灯丝“去气”处理,以提高阴极钨灯丝的综合性能,从而延长其使用寿命。

阴极钨灯丝在使用之前,通常会吸附一定量的气体,当它被安装的时候,随着真空度的提高,气体会从灯丝表面缓慢释放,而在真空度较低时,阴极钨灯丝吸附的气体与周边空间气体量相比数量很小;而当阴极钨灯丝处于中度真空状态时,灯丝表面放气量已接近空间气体量,当整体氛围达到高真空阶段时,灯丝表面的放气量已成为主要的气体来源,放气的速度直接影响到抽气的效率和时间,为了使阴极钨灯丝达到最佳的工作效果,在阴极钨灯丝开始空座之前需要除去钨丝吸附的残余气体,其操作过程是当阴极钨灯丝电流达达到一个较低水平,并等待约30min,即可去除灯丝吸附的残余气体,称之为“去气”处理。

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影响阴极钨灯丝寿命其他因素

阴极钨灯丝一般是由钨灯丝、绝缘子、电极组成的。在其工作的过程中,其寿命除了受到:外形、单位表面功率和表面形貌的影响外,还受到其他因素的影响。以下介绍影响阴极钨灯丝寿命的其他因素。

:阴极钨灯丝寿命的长短还受到其他因素的影响,其中包括因为原材料购买的时间过早,存放时间较长,使得钨灯丝表面不可避免的被氧化,出现细小锈迹。而这产生的细小锈迹很容易被忽视,其结果导致在安装使用后,钨灯丝的表面电阻分布不均,锈迹处的电阻大,温度更高,形成不均匀的剥蚀,灯丝直径减小,从而加速其使用寿命的缩短。

另外,阴极钨灯丝其所使用的条件,若灯丝安装精度、湿度、真空度、饱和电流、电子束斑大小、偏压值、加速电压、样品室等因素,也对阴极钨灯丝的使用寿命有很大的影响。

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阴极钨灯丝表面形貌影响灯丝寿命

阴极钨灯丝一般是由钨灯丝、绝缘子、电极组成的。钨灯丝两端通过焊接方法与两根杆状电极连接,这两根平行的电极再垂直穿过高铝或石英材质的圆盘状绝缘子。其灯丝的寿命长短还受到阴极钨灯丝表面形貌的影响。

阴极钨灯丝在制造的过程中,表面会产生大量的成形沟痕。钨灯丝通电加热后,大部分沟痕因高温逐渐变浅、焊合,而较深、宽的沟痕在焊合的过程中,由于受到电磁共振、回弹电子的不规则的轰击,阴极钨灯丝表面会形成皱痕,灯丝局部直径也逐渐减小;另外灯丝孔处偏压电场分布不均,灯丝孔边缘处的电场最强,距离钨灯丝最尖端的表面,受大量热电子在偏压电场作用下弹射,此处钨灯丝表面金属剥蚀、蒸发最严重,当灯丝直径变细至极限值时,此处局部功率将急剧增加,当超过density的表面功率负荷时,灯丝将加速熔断。

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阴极钨灯丝单位表面功率影响灯丝寿命

阴极钨灯丝一般是由钨灯丝、绝缘子、电极组成的。其工作原理是:加热到一定的工作温度,热电子运动加快,阴极灯丝的逸出功降低,由于灯丝尖端表面电场强,出射的电子便离开尖端,在阴极和阳极间的加速电压作用下,向阳极加速运动,由于阳极的电压低于阴极,当电子接近阳极时受到负偏压的排斥,部分电子在负偏压电场下反弹至阴极表面,其余电子被聚焦成一个收敛交叉束斑。阴极钨灯丝在工作的过程中受到各种因素的影响,其单位表面功率便可影响钨灯丝的使用寿命。

阴极钨灯丝的使用寿命主要取决于其使用温度,而使用温度又取决于单位表面功率的高低。相同加热电源条件下,相同直径的钨灯丝的单位表面功率与其长度的平方成反比。在阴极钨灯丝的分类中,A型钨灯丝长度比B型钨灯丝增长约50%,其他条件不变,则A阴极钨灯丝的单位表面功率显著降低,仅约为B钨灯丝单位表面功率的44%,其使用寿命也将呈非线性的增长。因此,从单位表面功率分析,长度较长的阴极钨灯丝有更长的使用寿命。

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阴极钨灯丝外形影响灯丝寿命

阴极钨灯丝一般是由钨灯丝、绝缘子、电极组成的。钨灯丝两端通过焊接方法与两根杆状电极连接,这两根平行的电极再垂直穿过高铝或石英材质的圆盘状绝缘子。在使用的过程中,会根据其外形的不同而影响其使用寿命。

阴极钨灯丝外形主要分成A型跟B型。阴极钨灯丝在加热的过程中,加热到一定的工作温度,热电子运动加快,阴极灯丝的逸出功降低,由于灯丝尖端表面电场强,初射的电子便离开尖端,在阴极和阳极间的加速电压作用下,向阳极加速运动。此时阴极电子发射率随阴极温度的增加而增加,阴极钨灯丝尖端处的曲率半径越小,尖端处的表面电场强度越大,阴极与阳极之间的电场强度也越强,热电子发射能力也越强。与B型钨灯丝相比,A钨灯丝尖端更尖锐,尖端处的曲率半径更小,因此,A钨灯丝更容易发射热电子,可在稍低的工作温度条件下获得与B型钨灯丝接近的热电子束流,从而有利于获得试用寿命的延长。可见,在选择阴极钨灯丝的外形的时候,应选择A型钨灯丝。

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卤素灯钨丝使用注意要点

卤素灯是用钨丝制成的,其灯泡能以比一般白炽灯更高的温度运作,他们的亮度和效率亦更高。不过在这温度下,普通玻璃可能会软化,因此卤素灯泡需采用熔点更高的石英玻璃。卤素灯钨丝在使用的过程中需要注意一些要点以延长其使用寿命。

卤素灯钨丝使用时应注意的要点:卤素灯钨丝在安装的时候,应将电源关掉,避免安装的过程中,电流过大,烧毁钨丝;卤素灯钨丝安装后,外面应选择耐高温的石英玻璃罩着,避免因高温软化,从而也间接性地影响钨丝的使用寿命;在此过程中,应尽量减少用手或油污沾到钨丝外面的石英玻璃壳,以防石英玻璃失去光泽,变成白浊色而减低亮度,甚至玻璃壳破裂,从而破坏钨丝的使用寿命。

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卤素灯钨丝优点

卤素灯是白炽灯的一种,其原理是在灯泡内注入碘和溴等卤素气体,在高温下,升华的钨丝与卤素进行化学作用,冷却后的钨会重新凝固在钨丝上,形成平衡的循环,避免钨丝过早断裂。因此,卤素灯比白炽灯的使用寿命。卤素灯通常用于需要集中照射的场合,用于数控机床、轧机、车床、车削中心和金属加工机械,汽车前后灯,以及家庭,办公室,写字楼等公共场合。

卤素灯钨丝具有很多的优点:所使用的原材料简单成本低廉,钨丝亮度容易调整和控制,显色性好(Ra=100)等等;相对于普通灯泡灯丝致命的缺点如:使用寿命短,发光效率低(一般只有6%)可转化为光能,而其余部分都以热能的形式散失,色温低而言,卤素灯钨丝则保留了其基本的优点之外,大大的改善了普通灯泡所具有的缺点。

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无磁硬质合金的原材料制备

无磁硬质合金球被广泛应用于航空航天和航船领域,是一种重要的硬质合金球。其原材料的制备方法如下:

1.钨粉。钨粉是无磁硬质合金球原材料的重要组成部分,可采用氢气还原氧化钨或仲钨酸按的工艺生产的,也有用还原钨的卤化物生产钨粉,例如用氢还原氯化钨,用这种方法可以严格地控制粉末的颗粒形状、粒度和粒度分布,还原生成的钨粉很细,经碳化生成WC。
2. 镍粉。生产原材料镍粉主要有:(1)分解碳基镍;(2)在压力下用氢还原镍盐水溶液。
3. WC粉。WC粉是无磁硬质合金球的骨架。制备WC时将钨粉和碳黑均匀混合物在大约1500℃加热,即可“碳化”制成WC,WC粉生产工艺流程如下:钨粉与碳黑混合-碳化、粉碎,过筛-碳化钨粉(WC)。碳化温度和时间对WC粉的粒度影响较大,但制约于钨粉的粒度,钨粉粒度增大,碳化温度和时间对WC粉粒度影响就减少。
4. TIC粉。将TiO2和碳黑湿混,待混合料完全干燥后压成块,压块装在石墨坩埚中,在高频加热的真空炉内加热到1900℃~2300℃进行反应。TiC也可以用钛粉和碳反应的方法来生产,反应产物必须经球磨才能成粉。
5. Cr3C2粉。可以用Cr2O3或铬粉与碳黑反应生成。


硬质合金球


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WC-Ni系无磁硬质合金球

无磁硬质合金球具有硬度高、耐磨性好、热膨胀系数小、化学性质稳定及无磁性等一系列优良性能。一般的硬质合金———无论是钨钴类、钨钴钛类、钨钴钛钽(铌)类,虽然具有很高的强度、硬度和耐磨性等优良特性,但因含有金属钴,所以都是铁磁性的,在航空航天及航船等领域的使用有所缺陷,这时需要无磁硬质合金球来替代。

WC-Ni系无磁硬质合金球在室温下之所以呈非磁性,是由于在低碳的WC-Ni系无磁硬质合金球中,粘结相Ni-W合金的居里点(354℃)比WC-Fe合金的居里点(1120℃),WC-Co的居里点(770℃)均低,而且钨在镍粘结相中的溶解度随碳含量的减少而增大,当钨在镍中含量大于17%时,WC-Ni合金的居里点便降至室温以下,当镍合金元素中铬超过7.5%,钼超过8%,镍超过12%,钽超过22%时,由它们分别所组成的二元镍合金的居里点也降至室温以下,WC的化合碳量低于5.95%的WC-Ni合金也是无磁硬质合金,制取无磁高强度WC-Ni系无磁硬质合金球,需将碳含量降低到不出现游离碳,这时合金的强度达最大值。


硬质合金球


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无磁硬质合金球种类

随着制造和应用技术水平的提高,硬质合金球被扩展应用于用于热采井、出砂井中。而在一些特殊的领域,如船舶,航天等,普通硬质合金球难以满足其要求,而无磁硬质合金球在这时显得尤为重要。一般情况下无磁硬质合金球主要有三种类别:

1. WC-Ni系无磁硬质合金球。该系的无磁硬质合金球可用添加钨粉降低含碳量或严格控制含碳量,添加某些合金元素,如成分为WC-0.75Al-14.25Ni(%)的合金在室温下呈非强磁性,其抗弯强度为1670MN/m²,硬度为HRA87.4,但这种WC-Ni系合金磁导率仍偏高,所以国内很少使用。
2. 工业生产时需添加1%~3%Cr3C2的WC-Cr3C2-Ni系无磁硬质合金球。
3. WC-Cr3C2-Mo~Ni系无磁硬质合金球。添加合金元素有Mo,Ta,AI,Co等,当WC-Cr3C2-Ni系加入少量Mo后,Mo-5C生成Mo2C(MoC)或WC-Mo2C(MoC),降低合金中WC含碳量,有利于非强磁性相的生成。


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