真空電子器件用的各種金屬和合金。金屬材料在器件中使用的部位不同，因而對它們的機械、電學、熱學等特性就有不同的要求。一般要求放氣量低、高溫蒸氣壓低，對於器件外殼材料，還要求氣密性好。按材料在器件中部位和功能的不同，可分為陰極和熱子材料、柵極材料、陽極材料、封接材料、焊料、吸氣材料以及結構材料等。
基本介紹
- 中文名：真空電子器件金屬材料
- 外文名：Metal material for vacuum electronic device
- 解釋：真空電子器件用的各種金屬和合金
- 優點：密性好
正文,
正文
陰極、熱子材料 直熱式陰極、次級發射陰極、場致發射陰極等可直接採用金屬或合金作電子發射材料，間熱式陰極用金屬或合金作陰極的底金屬。陰極材料對器件的性能、壽命和可靠性影響極大。
用於熱陰極的材料要求蒸發率低、耐高溫、耐機械振動。大功率器件的直熱式陰極常用金屬鎢和鉭。為降低陰極的工作溫度，還常採用鎢－釷絲。為使氧化物陰極獲得高發射電流密度和長壽命，底金屬常採用含有鎢、鋯、錸、鎂、鈣、矽等一種或幾種元素的鎳合金，如鎳鎂、鎳鎢鈣、鎳鎢鋯、鎳鎢鎂和鎳錸等。此外，鎳粉、鎢粉用於製作浸漬式陰極載體。硼化鑭有良好的熱發射性能和暴露大氣後仍能使用的優點，故用於製作能抗大氣污染的硼化鑭陰極。
次級發射陰極材料要求有穩定的次級電子發射係數和良好的耐電子、離子轟擊性能。大功率器件常用純鉑作次級發射陰極材料；中、小功率器件一般用銅鈹、銀鎂、銅鋁鎂等合金。
光電陰極是由銫、鉀、鈉、銀、銻、鉍等的兩種或多種元素經適當工藝製成的（見真空電子器件陰極）。
熱子是間熱式陰極的加熱體，要求材料的熔點高、蒸發率低、電阻率大和高溫強度好。常用鎢和鎢鉬合金絲製作熱子。近年來採用含有微量鋁、鉀、矽等氧化物的錸鎢絲作為熱子材料，因為它具有更好的高溫性能和點焊性能。
柵極、陽極材料 柵極、陽極往往要受到高速電子的轟擊和陰極的熱輻射，所用材料要求逸出功大和高溫性能好，並要有良好的導電、導熱性能。
柵極要求有良好的形狀穩定性。大功率管常用高溫強度好、熱膨脹係數小的鎢絲、鉬絲和鎢鉬合金絲作為柵絲材料。用作柵極邊桿和框架的材料有鎳、鉬和鎢等。為了抑制柵極電子發射，常在其表面塗敷銀、金、鉑、鋯等金屬。
根據陽極承受功率密度的大小、散熱方式和工作溫度的不同，可選用無氧銅、鎳、覆鎳鐵、鉬和鉭等。為抑制次級發射和降低陽極溫度，有時在陽極表面塗敷鋯、鈦、石墨等。
封接材料 指與玻璃、陶瓷、雲母、金剛石及其他晶體等介質相封接的金屬材料。為減小封接應力，確保封接處氣密，要求金屬與介質在一定的溫度範圍內具有相近的熱膨脹係數或具有低的彈性模量和屈服強度。可與玻璃封接的材料有無氧銅、鎢、鉬、鐵鎳合金、鐵鎳鈷合金（可伐）及以鐵鎳合金為芯覆銅的杜美絲等。可與陶瓷封接的材料有低鈷定膨脹瓷封合金、無磁定膨脹瓷封合金、鈦和蒙耐爾等。可伐合金的熱膨脹係數在室溫至 450溫度範圍內與高矽硼硬玻璃相近，在室溫至500之間與氧化鋁瓷相近,是最常用的一種封接材料。
真空電子器件焊料 真空電子器件用的焊料要求蒸氣壓低、放氣量小、熔流點間隔小、對各種常用材料有良好的浸潤性並易於加工成形。常用銀系、金系、銅系和鈀系等純金屬及其合金作焊料，如純銀、無氧銅、銀銅、鍺銅、金銅、金鎳和鈀銀銅合金等。活性焊料如鈦銀銅、鈦銅、鈦鎳等是在真空中進行陶瓷與金屬活性封接的焊料。
在攝像管等器件中，為適應光敏面不能承受高溫的特點和裝配工藝的要求，常採用高純銦作視窗和管殼的冷封材料。
吸氣材料 用來吸收器件內的殘餘氣體和零件放出的氣體。吸氣劑材料必須化學活性大、蒸氣壓低（見真空物理）。
結構材料 指上述幾類材料以外的管殼、支撐零件和電極連線零件等所用的金屬材料。這些材料應具有一定的機械強度，良好的導電、導熱性能，在工作溫度和烘烤溫度下有足夠低的飽和蒸氣壓，良好的化學穩定性和熱穩定性，以及良好的加工性和可焊性。結構材料常用含氧量不超過 0.003%的無氧銅、不鏽鋼、無磁蒙耐爾、康銅及覆鋁鐵、覆銅鐵、覆鎳鐵等複合材料。對於兼有高導熱、高導電和高強度要求的零件，可採用強化無氧銅。不鏽鋼耐鏽蝕，放氣速率低，是優良的殼體材料。氫在鋁中擴散速率低，所以鋁是可望獲得套用的超高真空殼體材料。
陰極支持筒按其荷重和熱負荷的不同,可採用鉬、鉭、鈮或鎳鉬鐵。微波管的慢波結構和熱屏常採用鉬。彩色顯像管蔭罩常用含微量鋁的低碳鋼薄板，如08號鋼等製成。
隨著現代技術的發展，在大規模自動連續生產條件下,不僅對材料的成分、性能,而且對材料的均勻性、表面質量、規格和尺寸精度都提出了嚴格要求。
用於熱陰極的材料要求蒸發率低、耐高溫、耐機械振動。大功率器件的直熱式陰極常用金屬鎢和鉭。為降低陰極的工作溫度，還常採用鎢－釷絲。為使氧化物陰極獲得高發射電流密度和長壽命，底金屬常採用含有鎢、鋯、錸、鎂、鈣、矽等一種或幾種元素的鎳合金，如鎳鎂、鎳鎢鈣、鎳鎢鋯、鎳鎢鎂和鎳錸等。此外，鎳粉、鎢粉用於製作浸漬式陰極載體。硼化鑭有良好的熱發射性能和暴露大氣後仍能使用的優點，故用於製作能抗大氣污染的硼化鑭陰極。
次級發射陰極材料要求有穩定的次級電子發射係數和良好的耐電子、離子轟擊性能。大功率器件常用純鉑作次級發射陰極材料；中、小功率器件一般用銅鈹、銀鎂、銅鋁鎂等合金。
光電陰極是由銫、鉀、鈉、銀、銻、鉍等的兩種或多種元素經適當工藝製成的（見真空電子器件陰極）。
熱子是間熱式陰極的加熱體，要求材料的熔點高、蒸發率低、電阻率大和高溫強度好。常用鎢和鎢鉬合金絲製作熱子。近年來採用含有微量鋁、鉀、矽等氧化物的錸鎢絲作為熱子材料，因為它具有更好的高溫性能和點焊性能。
柵極、陽極材料 柵極、陽極往往要受到高速電子的轟擊和陰極的熱輻射，所用材料要求逸出功大和高溫性能好，並要有良好的導電、導熱性能。
柵極要求有良好的形狀穩定性。大功率管常用高溫強度好、熱膨脹係數小的鎢絲、鉬絲和鎢鉬合金絲作為柵絲材料。用作柵極邊桿和框架的材料有鎳、鉬和鎢等。為了抑制柵極電子發射，常在其表面塗敷銀、金、鉑、鋯等金屬。
根據陽極承受功率密度的大小、散熱方式和工作溫度的不同，可選用無氧銅、鎳、覆鎳鐵、鉬和鉭等。為抑制次級發射和降低陽極溫度，有時在陽極表面塗敷鋯、鈦、石墨等。
封接材料 指與玻璃、陶瓷、雲母、金剛石及其他晶體等介質相封接的金屬材料。為減小封接應力，確保封接處氣密，要求金屬與介質在一定的溫度範圍內具有相近的熱膨脹係數或具有低的彈性模量和屈服強度。可與玻璃封接的材料有無氧銅、鎢、鉬、鐵鎳合金、鐵鎳鈷合金（可伐）及以鐵鎳合金為芯覆銅的杜美絲等。可與陶瓷封接的材料有低鈷定膨脹瓷封合金、無磁定膨脹瓷封合金、鈦和蒙耐爾等。可伐合金的熱膨脹係數在室溫至 450溫度範圍內與高矽硼硬玻璃相近，在室溫至500之間與氧化鋁瓷相近,是最常用的一種封接材料。
真空電子器件焊料 真空電子器件用的焊料要求蒸氣壓低、放氣量小、熔流點間隔小、對各種常用材料有良好的浸潤性並易於加工成形。常用銀系、金系、銅系和鈀系等純金屬及其合金作焊料，如純銀、無氧銅、銀銅、鍺銅、金銅、金鎳和鈀銀銅合金等。活性焊料如鈦銀銅、鈦銅、鈦鎳等是在真空中進行陶瓷與金屬活性封接的焊料。
在攝像管等器件中，為適應光敏面不能承受高溫的特點和裝配工藝的要求，常採用高純銦作視窗和管殼的冷封材料。
吸氣材料 用來吸收器件內的殘餘氣體和零件放出的氣體。吸氣劑材料必須化學活性大、蒸氣壓低（見真空物理）。
結構材料 指上述幾類材料以外的管殼、支撐零件和電極連線零件等所用的金屬材料。這些材料應具有一定的機械強度，良好的導電、導熱性能，在工作溫度和烘烤溫度下有足夠低的飽和蒸氣壓，良好的化學穩定性和熱穩定性，以及良好的加工性和可焊性。結構材料常用含氧量不超過 0.003%的無氧銅、不鏽鋼、無磁蒙耐爾、康銅及覆鋁鐵、覆銅鐵、覆鎳鐵等複合材料。對於兼有高導熱、高導電和高強度要求的零件，可採用強化無氧銅。不鏽鋼耐鏽蝕，放氣速率低，是優良的殼體材料。氫在鋁中擴散速率低，所以鋁是可望獲得套用的超高真空殼體材料。
陰極支持筒按其荷重和熱負荷的不同,可採用鉬、鉭、鈮或鎳鉬鐵。微波管的慢波結構和熱屏常採用鉬。彩色顯像管蔭罩常用含微量鋁的低碳鋼薄板，如08號鋼等製成。
隨著現代技術的發展，在大規模自動連續生產條件下,不僅對材料的成分、性能,而且對材料的均勻性、表面質量、規格和尺寸精度都提出了嚴格要求。
