本文介紹了一種用于鋇鎢陰極釬焊的鎢鈷合金焊料，設(shè)計(jì)了一套工具和方法，可以方便快速地進(jìn)行粉末狀鎢鈷焊料的填充，并介紹了在釬焊中出現(xiàn)的焊料濺散問(wèn)題及解決方法，釬焊效果非常好。

　　作為電子源，浸漬鋇鎢陰極被廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)微波器件中，尤其是大功率微波器件中。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的小陰極，通�？梢越柚�工裝，將鎢粉裝入陰極筒中，在壓機(jī)上進(jìn)行壓制，使得鎢餅和陰極筒形成一個(gè)整體;而對(duì)于一些形狀復(fù)雜、不規(guī)則的或者尺寸較大的陰極，則不適合在壓機(jī)上直接進(jìn)行壓制，一般得先將鎢粉壓制成一定尺寸的圓柱體(下稱(chēng)鎢餅)，經(jīng)過(guò)燒結(jié)、浸鹽和車(chē)加工后，再與陰極筒進(jìn)行連接。連接的方法可以采用電子束焊、激光束焊、焊料釬焊等，這些焊接方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)不同的器件應(yīng)用場(chǎng)合，我們可以選擇合適的焊接方法。對(duì)于一些要求能抗劇烈震動(dòng)和沖擊的器件而言，其陰極必須牢固可靠，作者認(rèn)為，在這種情況下，鎢餅與陰極筒的連接方式，選擇焊料釬焊最合適。本文中，作者將結(jié)合實(shí)際工作，對(duì)鋇鎢陰極的釬焊工藝進(jìn)行探討。

　　1、焊料的選擇

　　鋇鎢陰極的釬焊是將鎢餅與陰極筒進(jìn)行焊接，主要是鎢與鉬之間的焊接，用于鎢-鉬之間的釬焊焊料有很多，成分組分各異，熔點(diǎn)不同，具體情況見(jiàn)表1。雖然用于鎢-鉬之間釬焊的焊料種類(lèi)很多，但是由于陰極的特殊性，在焊料的選擇上，不僅僅是考慮鎢-鉬焊接的牢固性，還需要考慮其他多重因素。一般鋇鎢陰極工作溫度及激活溫度在900～1200℃之間，焊料的熔點(diǎn)必須要高于這個(gè)溫度;另外，陰極發(fā)射表面在受到一些金屬材料的污染后，其發(fā)射性能會(huì)受到嚴(yán)重影響，見(jiàn)圖1，所以很多種金屬材料不適合用于陰極釬焊。

圖1　陰極發(fā)射電流與蒸散在浸漬陰極上的金屬的溫度關(guān)系曲線(xiàn)

　　綜合考慮，在實(shí)際應(yīng)用中，陰極工作者們常采用MoRu20、MoCo63等做為陰極釬焊焊料，MoRu20的熔點(diǎn)為1900℃，屬高溫焊料，由于一般陰極鹽的熔點(diǎn)在1550℃上下，所以使用MoRu20時(shí)，一般先完成鎢餅與陰極筒的釬焊，再進(jìn)行陰極鹽的浸漬;MoCo63的熔點(diǎn)為1330℃，屬低溫焊料，一般先完成陰極鹽的浸漬，再進(jìn)行鎢餅與陰極筒的釬焊。然而，上述焊料各有缺陷，高溫焊料釬焊溫度太高，對(duì)爐子的要求和損耗都很高，并且由于鎢餅未浸鹽，焊料易進(jìn)入鎢餅內(nèi)部的孔隙中;低溫焊料的熔點(diǎn)距離陰極的工作溫度和激活溫度太近，易引起焊料的不穩(wěn)定和蒸散。本文中，作者采用了一種新焊料———鎢鈷合金焊料，釬焊性能好，熔點(diǎn)在1450℃左右，在實(shí)際應(yīng)用中效果很好。

表1　用于鎢-鉬的釬焊焊料

　　鎢鈷焊料是由鎢粉和鈷粉按照一定比例混合配制而成，采用純度高于99.9%、粒徑小于10μm 的鎢粉和鈷粉，將其各自在氫氣中進(jìn)行凈化處理后，按照(20%～30%)∶(80%～70%)的比例稱(chēng)量鎢粉和鈷粉，進(jìn)行攪拌混合直至均勻。該鎢鈷焊料的熔點(diǎn)在1450℃左右，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，釬焊時(shí)在高于熔點(diǎn)50～80℃的溫度下，保持10～20s，即保證了焊料的融化和流淌，充實(shí)地填充了焊縫，又避免了陰極鹽的大量蒸發(fā)，保證了陰極的性能。

　　2、填充焊料的方法

　　常見(jiàn)的鎢餅與陰極筒的釬焊結(jié)構(gòu)示意圖如圖2，為了方便填焊料，在鎢餅的背端會(huì)設(shè)置合適尺寸的焊料槽，將適量的焊料均勻地填充在焊料槽中。

圖2　陰極釬焊結(jié)構(gòu)示意圖

　　為了將粉末狀的鎢鈷焊料能方便、快速地進(jìn)行填充，在實(shí)踐中，我們總結(jié)了一套方法。首先，在陰極釬焊中，總希望焊料的量恰好將焊縫填充密實(shí)，而又沒(méi)有多余的焊料淤積，這樣通常釬焊時(shí)，需要精確計(jì)算和稱(chēng)量焊料的量。為了避免每次稱(chēng)量焊料的繁瑣，利用焊料槽的容積大小，來(lái)控制焊料的填充量。在前期試驗(yàn)中，將焊料在槽中填滿(mǎn)填平，進(jìn)行釬焊，觀察檢測(cè)焊縫周?chē)�焊料的情況，必要時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整焊料槽的尺寸，直至將鎢鈷焊料在槽中填滿(mǎn)填平后，釬焊后焊縫周?chē)�的焊料是恰�?dāng)?shù)摹Ｆ浯�，根�?jù)焊料的特性和填充時(shí)的方便性，設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)門(mén)用于填充焊料的輔助工具———平勺、小鉤、小針，其外形圖分別如圖3所示。

圖3　填充焊料的輔助工具

　　圖3中，圖位1的部分由金屬材料制成，圖位2是把手，可有膠木棒等材料制成�？紤]到鎢鈷焊料帶有磁性的特性，以及各輔助工具的功能，平勺和小鉤的圖位1金屬部分用不帶任何磁性的材料制成，如無(wú)無(wú)磁不銹鋼、白銅等，小針的圖位1金屬部分用用帶有磁性的材料制成，如可伐、純鐵等，并將小針的圖位1部分進(jìn)行磁化。填充焊料時(shí)，將鎢餅與陰極筒裝配好之后，用平勺盛出大概量的焊料，放在鎢餅背部靠近焊料槽的地方，接著用小鉤環(huán)住焊料填到槽中，填平即可，最后，在鎢餅的背部或多或少會(huì)有一些殘余的鎢鈷焊料，此時(shí)，可用小針的端部靠近鎢餅的背部，殘余的粉末焊料便被吸附在小針上，很輕松地將殘余焊料處理干凈，注意小針不要太靠近焊料槽。通過(guò)這樣的輔助工具和操作方式，填充一個(gè)陰極焊料僅需幾秒鐘，并且重復(fù)性和一致性高。

　　3、解決釬焊時(shí)粉末焊料飛濺的方法

　　由于粉末焊料的散體性，以及釬焊過(guò)程中高溫作用下粉末焊料內(nèi)部的氣體膨脹等原因，在陰極釬焊時(shí)，會(huì)有部分陰極的焊料發(fā)生濺散，即從焊料槽中濺散至鎢餅背面，導(dǎo)致焊料缺失，焊縫中焊料不足。這樣，陰極需要二次補(bǔ)焊，而且多數(shù)二次補(bǔ)焊的焊料流淌會(huì)偏多，釬焊的合格率和效率低，質(zhì)量不高。通過(guò)試驗(yàn)得知，焊料的濺散主要發(fā)生在焊料的熔化過(guò)程中。

　　解決上述釬焊問(wèn)題的核心，就是防止粉末焊料在釬焊過(guò)程中的濺散，這樣填充在焊料槽中的恰好的焊料量，就能順利地進(jìn)入焊縫中，焊料流淌的量就能精確控制。經(jīng)過(guò)考慮，決定利用陶瓷來(lái)解決問(wèn)題，因?yàn)樘沾删哂袑?duì)焊料不浸潤(rùn)、不吸附的特性，在焊料槽的內(nèi)圓周邊緣設(shè)置一個(gè)具有一定高度的陶瓷環(huán)(見(jiàn)圖4(a))，或者在焊料上放置一個(gè)與焊料槽尺寸相當(dāng)?shù)拇森h(huán)(見(jiàn)圖(b))，都能起到防止焊料的濺散。由于有現(xiàn)成的與焊料槽內(nèi)圓邊緣尺寸匹配的99陶瓷環(huán)，實(shí)際操作中，采用的是第一種方案，即圖4(a)方案。使用了陶瓷環(huán)后，效果立竿見(jiàn)影，完全解決了粉末焊料的濺散問(wèn)題，焊料槽中所填充的焊料，全部順利地進(jìn)入了焊縫，焊縫充實(shí)而且沒(méi)有多余淤積的焊料，陰極釬焊的一次合格率達(dá)100%，效果非常理想。

圖4　瓷環(huán)的設(shè)置位置

　　4、結(jié)論

　　對(duì)于釬焊陰極而言，釬焊的工藝很重要。本文中，作者采用鎢鈷合金做為陰極的釬焊焊料，充分利用各種材料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套可方便快速填充粉末狀鎢鈷焊料的小工具，并且闡述了在實(shí)際釬焊過(guò)程中遇到了焊料濺散的問(wèn)題以及利用陶瓷的解決辦法，應(yīng)用效果很好。