電真空器件清潔處理
電真空器件要求零件和部件表面潔凈度高、沒有油污。研究在制造真空電子器件工藝過程中油污對電鍍、釬焊和衰減材料涂覆的影響。提出采用超聲加去油溶液的方式去除制管過程中的油污，確定了電真空器件的清洗工藝，保證其清潔性。降低器件表面的出氣率，保證陰極發(fā)射水平和電子槍的耐壓強(qiáng)度，提高器件的可靠性和使用壽命。
引言
隨著空間科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及國防現(xiàn)代化軍事裝備的需要，電真空器件必須具有高可靠、長壽命、低噪音、寬頻帶、大功率的特點(diǎn)，常應(yīng)用于地面、艦載、機(jī)載、衛(wèi)星通訊、雷達(dá)、電子對抗、精確制導(dǎo)等武器系統(tǒng)中，其性能和質(zhì)量的優(yōu)劣對武器裝備的性能和質(zhì)量起至關(guān)重要的作用，被譽(yù)為國家安全的戰(zhàn)略器件。電子管是現(xiàn)代高技術(shù)電子裝備發(fā)展的關(guān)鍵與核心器件之一。
研究電真空零部件的表面清洗處理是很有必要，因?yàn)槲廴疚锼斐傻臍怏w、蒸氣源會(huì)使真空系統(tǒng)不能獲得所要求的真空度。此外，由于污染物的存在，還會(huì)影響電真空部件連接處的強(qiáng)度和密封性能，對電真空器件的性能有極大的影響。
1、電真空器件污染物的主要來源
(1)在加工原材料過程中，所使用的潤滑油；
(2)操作人員手上的臟物和唾液，因?yàn)樵谥圃祀娬婵掌骷�，主要靠人力手�?dòng)完成裝配，工作時(shí)不可避免的對零部件造成污染；
(3)去油過程中溶劑的殘余物。例如：自來水中的鹽類和有機(jī)物質(zhì)，金屬零件使用的金屬去油劑等；
(4)零部件存放時(shí)，空氣中含有灰塵、水蒸氣等。
2、油污對制造電真空器件的影響
(1)制造真空電子器件的工藝過程中，為了提高金屬零件之間的可焊性及管外零件的防腐性，對部分管內(nèi)、外零件需要進(jìn)行電鍍處理，而電鍍工藝過程中，零件表面的油污必須去除干凈，否則對鍍層會(huì)有影響，可使其起泡、發(fā)花等。
(2)在使用釬焊爐、真空爐、氫氣爐、烘排爐，要求零部件表面干凈、沒有油污。若零部件表面有油污會(huì)污染爐內(nèi)環(huán)境，使真空度下降。零部件表面有油污會(huì)吸附氣體，在整管完成后，隨著真空器件的存儲(chǔ)放置時(shí)間，油污吸附的氣體會(huì)慢慢釋放，使整管內(nèi)真空度下降。超高真空系統(tǒng)中，做好材料表面的清潔處理，可以使其放氣率降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。不銹鋼在空氣中暴露，出氣體率為2.7×10-1 Pa·L/(s·m2)，而經(jīng)過除油后抽4 h，可降低到1.3×10-3 Pa·L/(s·m2)，經(jīng)過清洗后，在250 ℃下烘烤15 h，出氣率降到1.3×10-6 Pa·L/(s·m2)。
(3)電真空焊料具有真空氣密性好、耐熱沖擊性強(qiáng)、封接強(qiáng)度高。電真空器件的釬焊可焊接不同種類的金屬和合金零件，甚至能將金屬與陶瓷連接起來，把微小的零件連接成大而復(fù)雜的部件，同時(shí)可以保證零件的光潔度和精密尺寸。
焊料的質(zhì)量直接影響電真空器件焊縫及內(nèi)部質(zhì)量。電真空器件焊接后，經(jīng)過氦質(zhì)譜儀檢漏，漏氣速率要求達(dá)5×10-9 Pa·m3/s以下。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為如果電真空器件使用的焊料表面不潔凈、有油污，使焊接材料表面的潤濕性和流散型不好，焊料熔化后，在焊縫表面會(huì)形成黑色的浮渣或黑斑，造成氣孔，破壞焊縫的氣密性，發(fā)生泄漏現(xiàn)象，影響電真空器件的真空性能，造成電真空器件的慢性漏氣，導(dǎo)致器件最終失效報(bào)廢。
(4)通過對諧振腔加載降低其品質(zhì)因子，在諧振腔壁和底部涂覆微波衰減材料是降低品質(zhì)因子的有效防范。鐵硅鋁薄膜微波衰減材料是一種高性能微波衰減材料，可通過涂覆和燒結(jié)方法將其制備在無氧銅諧振腔壁上，形成衰減涂層。在涂覆前應(yīng)將無氧銅基底進(jìn)行毛化處理，并根據(jù)涂覆規(guī)范在諧振腔內(nèi)表面涂覆衰減材料，涂覆后的工件在濕氫氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。無氧銅基體需要確保表面沒有油污，才可進(jìn)行毛化處理，而且處理后，還需要再進(jìn)行一次去油污處理，之后才可在無氧銅基體表面涂覆衰減材料。油污可以使衰減材料與基體結(jié)合力變差，若零件表面有油污，導(dǎo)致在基體表面上涂覆衰減材料后，燒結(jié)過后衰減材料可能發(fā)生脫落，更嚴(yán)重的是可能電真空器件在使用一段時(shí)間后，無氧銅上的衰減材料發(fā)生脫落，此時(shí)會(huì)造成更大的損失。
3、零件表面的物理化學(xué)清潔處理
對零件表面處理的方法有許多種，但由于電真空器件工藝的特殊性，實(shí)際可行的方法很少，大多是從經(jīng)驗(yàn)得來，理論依據(jù)不足，所以，即使比較典型的清潔方法，也需要不斷的進(jìn)行修改和補(bǔ)充。
在各種不同的清洗方法中，一般以化學(xué)處理為主。在通常的化學(xué)處理不能得到很好的預(yù)期效果或者需要高度清潔的表面時(shí)，使用電加工，如電解、電拋光、電鍍等作為輔助辦法。帶有非皂化油的金屬零件經(jīng)過950 ℃高溫處理后，接觸角沒有變化，說明高溫處理不能夠提高零件的表面清潔度。通過對不同清洗方式的清洗效果比較，提出使用超聲波清洗技術(shù)，超聲波儀器內(nèi)加入去油液體，加溫和超聲共同作用，不但能去除零件表面油脂，而且能去掉其他雜質(zhì)，尤其對精密復(fù)雜的零件更加有效。
表1 不同清洗方式比較
超聲清洗的具體工藝過程，根據(jù)配方比例在超聲波中加入金屬清洗溶液，超聲頻率25 kHz，溫度40~60 ℃，超聲10~30 min，取出零件，依次使用自來水和純水沖洗。之后零件放入盛有丙酮的容器，把容器放入超聲波中，超聲5~10 min，取出零件，依次使用自來水和純水沖洗，沖洗后使用酒精脫水，最后吹干放入氮?dú)夤駜?nèi)。
超聲波作用于清洗槽中的清洗液體時(shí)，由于交變壓力的撕拉現(xiàn)象，產(chǎn)生真空泡，其在負(fù)壓作用下迅速長大后又因強(qiáng)大壓力的壓劑作用而破滅。零件直接放入盛有金屬清洗劑的超聲波中，加溫使液體的活化能力加強(qiáng)，降低黏度和表面張力與超聲空化協(xié)同作用，更加容易去除零件表面的油污和雜質(zhì)。取出零件后使用丙酮液體超聲5~10 min，去除殘留在零件表面的金屬清洗液和油污。
為了保證清洗工作的成功，除了使用正確的方法外，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為還必須保證盛化學(xué)用品的容器要非常干凈，特別是持取器件的工具更應(yīng)加以注意。對于要求嚴(yán)格的零部件，清洗后需要儲(chǔ)存在氮?dú)夤窕蛘婵蘸袃?nèi)，防止氧化和空氣中的灰塵、雜質(zhì)吸附其表面。在完成部件和整管裝配、焊接過程中，保持良好的環(huán)境條件，減少環(huán)境和人員對零部件表面的污染。
4、結(jié)論
零部件表面的油污對制造電真空器件的工藝有不可忽視的影響，提出采用超聲波加去油溶液去除制造過程中的油污，超聲頻率25 kHz，溫度40~60 ℃，超聲10~30 min，取出零件，依次使用自來水和純凈水沖洗。之后零件放入盛有丙酮的容器中，把容器放入超聲波內(nèi)，超聲5~10 min。零部件表面清潔度提高，降低出氣和漏氣率，保證陰極發(fā)射水平和電子槍的耐壓水平，提高速調(diào)管的可靠性和壽命。
