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        氧化铝陶瓷表面状态对其真空耐压性能的影响

        来源真空技术网www.ismp.tw?#26412;?#30495;空电子技术研究所作者田志英

        系统研究了经过研磨加工陶瓷表面施釉及表面涂覆等工艺处理后氧化铝陶瓷表面状态对其真空耐压性能的影响结果发现表面未加工的95%Al2O3陶瓷的可靠电压波动较大波动幅度可达50%但经过研磨加工后可靠电压值趋于一致表面涂覆可以改善氧化铝陶瓷的真空耐压性能并且改善的情况与涂覆的结构有关而表面施釉不仅不能改善陶瓷的真空耐压性能而?#19968;?#38477;低了其真空耐压性能

        微波电真空器件中绝缘结构陶瓷的作用是将处于不同电位的金属材料在机械上相互连接达到气密以保持真空器件内的真空度在电气上相互绝缘以维持两电极间电压的稳定由于真空条件下存在因沿绝缘陶瓷表面放电造成绝缘陶瓷绝缘性能丧失的现象且表面耐压值?#23545;?#23567;于其体击穿电场强度所以在真空中决定陶瓷材料绝缘能力的不是陶瓷的体击穿强度而是其表面耐压性能决定氧化铝陶瓷真空中耐压性能的主要是材料表面的闪络现象而闪络现象是一个与材料表面性质密切相关的现象

        为此人们研究了表面粗糙度表面涂层掺杂改性处理等对绝缘材料真空耐压性能的影响郑家贵等在氧化铝陶瓷表面涂覆MnCrTi 混合物经高温处理后发现陶瓷真空耐压性能有显著提高雷杨俊等在用Cr2 O3和MnCO3进行掺杂制备氧化铝陶瓷结果发现陶瓷的晶粒细化了且真空耐压性能也得到提高无论是对氧化铝陶瓷进行表面涂覆改性还是掺杂改性处理其目的?#38469;?#36890;过降低陶瓷表面的二次电子发射来提高氧化铝陶瓷的真空耐压性能但在工程应用中真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为还存在研磨加工陶瓷表面施釉及表面涂覆对氧化铝陶瓷表面状态的改变而这时的陶瓷表面状态对其在真空中的耐压性能影响如何尚未看到系统的报道

        为此本文根据氧化铝陶瓷绝缘子在微波电真空器件中的应用条件结合实际的工艺处理过程系统研究了经过研磨加工陶瓷表面施釉及表面涂覆等工艺处理后氧化铝陶瓷在真空耐压性能的变化

        1试验

        1.1样品制备

        95%Al2O3陶瓷组分为95% Al2O3 + 5% SiO2 +CaO) 成型工艺为热压铸成型样品规格为Φ28mm × 22 mm × 5 mm烧成温度为1640档烧成后的样品分成四类第一类为陶瓷环的内外圆表面不加工保持烧结后的自然表面第二类为陶瓷环的内外圆表面用180 目的金刚石砂轮进行研磨加工第三类为陶瓷环的内外圆表面涂覆一层MnCrTi 混合物然后经过1450高温热处理其中涂覆结构分三种情况第一种为陶瓷环内外圆表面全部涂覆第二种是仅在陶瓷环内外圆的两端与电极相连的地方涂上1 mm 左右宽?#32784;?#23618;记作ABA 结构第三种结构是仅在陶瓷环内外圆的中间处涂上3 mm 左右宽?#32784;?#23618;记作BAB 结构( 如图1 所示) 第四类为陶瓷环的内外圆表面进行施釉

        陶瓷绝缘子表面涂覆涂层示意图

        图1 陶瓷绝缘子表面涂覆涂层示意图

        1.2 能测试

        氧化铝陶瓷的真空耐压性能按文献报道的方法测试测?#32536;?#28304;为直流电源测试系统真空度小于5 × 10-4 Pa测试时分别将两片圆形正负压电极夹紧陶瓷环的上?#38109;?#24179;面用HITACHIS 4800 型扫描电镜(SEM) 观察氧化铝陶瓷材料表面形貌用PGI400 型号轮廓仪测量磨加工前后陶瓷样品表面粗糙度

        2结论

        (1) 表面未加工的95% Al2O3陶瓷的可靠电压波动较大波动幅度可达50%但经过研磨加工后可靠电压值趋于一致所以对于电真空用绝缘氧化铝陶瓷为了保证其真空耐压性能的稳定应该将其研磨加工后才进行使用

        (2) 表面涂覆可以改变氧化铝陶瓷的真空中耐压性能但改善的情况与涂覆的结构有关表面全涂和按涂层-氧化铝绝缘层-涂层结构涂覆时其真空耐压性能可以提高50% 以上而按氧化铝绝缘层-涂层-氧化铝绝缘层结构涂覆时其真空耐压性能没有提高甚至还会降低

        (3) 氧化铝陶瓷表面施釉后不仅不能改善陶瓷的真空耐压性能而?#19968;?#38477;低了其真空耐压性能

        氧化铝陶瓷表面状态对其真空耐压性能的影响为真空技术网首发转载请以链?#26377;?#24335;标明本文首发网址

        http://www.ismp.tw/Vacuum-Electronics/116860.html

        与 真空电子技术 氧化铝陶瓷,真空耐压性能 相关的文章请阅?#31890;?/p>

        真空电子技术http://www.ismp.tw/Vacuum-Electronics/

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