一種鎢基電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種鶴基電極材料及其制備方法，特別設及一種高能點火氣體放電管 用鶴基電極材料及其制備方法，屬于難烙金屬材料領域。
【背景技術】
[0002] 高能點火氣體放電管主要用于高能點火器，作控制大能量的開關，主要應用在軍 用宇航、機載、彈載發動機點火器上，也可W應用在民用船舶、鍋爐、油田等的點火系統中。 在軍用高能點火氣體放電管技術方面，由于我國長期受西方國家禁運和封鎖，無法引進有 關的先進技術和產品。
[0003] 放電電極是高能點火氣體放電管的一個重要元件，它的性能直接決定放電管的性 能和壽命。在電極工作過程中，一方面要不斷地發射出電子，另一方面也要受到熱的作用、 承受被電離的離子的回擊，因此，研制高能點火氣體放電管，其中一項主要的工作內容就是 研制長壽命電極，目的是在保證足夠良好的發射效率的前提下提高電極的耐離子轟擊和防 瓣射能力，從而實現穩定的大能量不間斷點火。
[0004] 鶴因為具有較高的烙點、耐離子轟擊等特點，常用來作為電極材料，但是逸出功較 高，工作溫度高、發射效率低。因而常用的鶴電極是在鶴基體中添加低逸出功的組分來提高 電極的電子發射效率，其中堿±金屬氧化物因為較低的逸出功而受到青睞。傳統的氧化物 陰極是在鶴表面涂覆一層堿上金屬碳酸鹽，經高溫分解得到氧化物，但是涂層在離子的作 用下容易發生開裂或脫落，影響電極的使用壽命。另外在基體金屬和堿±金屬氧化物涂層 的界面上會發生反應產生中間層，中間層的存在會抑制基金屬中的活性元素向表層擴散， 降低了氧化物陰極的發射性能。
【發明內容】
陽〇化]針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種鶴基電極材料及其制備方法，W氧化鶴、可溶性儀鹽和可溶性鎖鹽（選用的儀鹽和鎖鹽需滿足兩個條件：1).能夠完全溶 解于水；2).能夠分解成儀和鎖的氧化物，且般燒過程中不會產生含W、Ni、Sr和0 W外的新 相留存在粉末中。本發明優選用其硝酸鹽）為原料，依次進行固-液滲雜、般燒、還原、成型、 燒結，制得鶴基電極材料。使用該種材料制備的高能點火氣體放電管比國外同類產品使用 壽命更長，對于打破國外對此類產品出口我國的限制，滿足國家國防需要，具有重要意義。
[0006] 根據上述目的，本發明技術方案的工藝原理為：將低逸出功組分堿±金屬直接"存 儲"在鶴基體內，提高了電極的抗轟擊能力。少量的儀起到活化燒結的作用，使得材料在較 低的燒結溫度下致密化。
[0007] 為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：
[0008] 一種鶴基電極材料，所述鶴基電極材料由氧化鶴、可溶性儀鹽和可溶性鎖鹽制成， 最終得到的所述鶴基電極材料中，W 100重量份計，鶴、儀、鎖的重量份數為：鶴：88~98. 5 重量份、儀：〇. 5~6重量份、鎖：1~6重量份；所述鶴基電極材料的密度為12~18g/ cm3(比站I 12. 2g/cm3、12. 8g/cm3、13. 0g/cm3、13. 5g/cm3、14. 0g/cm3、14. 3g/cm3、14. Sg/cm]、 15. Sg/cm]、17. Og/cm]、17. Sg/cm]、17. Tg/cm])。
[0009] 在上述鶴基電極材料中，鶴、儀、鎖的質量份數之和為100,具體地，所述鶴、儀、鎖 的質量份數可W依次為98. 5、0. 5、1，或依次為96. 5、0. 5、3,或依次為93. 5、0. 5、6,或依次 為96、3、1，或依次為94、3、3,或依次為91、3、6,或依次為93、6、1，或依次為91、6、3,或依次 為 88、6、6,或依次為 96. 7、1、2. 3。
[0010] 在上述鶴基電極材料中，所述可溶性儀鹽和所述可溶性鎖鹽只要滿足如下兩個條 件即可：1)能夠完全溶解于水；2)能夠分解成儀和鎖的氧化物，且般燒過程中不會產生含 W、Ni、Sr和0W外的新相留存在粉末中。作為一種優選實施方式，所述可溶性儀鹽為硝酸 儀，所述可溶性鎖鹽為硝酸鎖。
[0011] 一種上述鶴基電極材料的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 固-液滲雜步驟：按照上述鶴基電極材料中鶴、儀、鎖的配比，將相應量的氧化鶴 滲入相應量的可溶性儀鹽和可溶性鎖鹽形成的混合水溶液中，經攬拌、混合、干燥制得前驅 體粉末；
[0013] 般燒步驟：將所述前驅體粉末進行般燒，得到般燒粉；
[0014] 還原步驟：將所述般燒粉進行還原，得到滲雜鶴粉；
[0015] 成型步驟：將所述滲雜鶴粉進行壓制成型，得到巧料；
[0016] 燒結步驟：將所述巧料進行燒結，制得所述鶴基電極材料。
[0017] 采用上述方法制備得到的鶴基電極材料的最終成分分別為W、Ni4W和SrW04。從 前驅體粉末到燒結體發生了多種物相演變：首先可溶性儀鹽和鎖鹽分解為氧化物并和氧化 鶴反應生成鶴酸鹽，然后在還原過程中儀的鶴酸鹽又發生分解、反應生成Ni4W，最終得到組 分為W+Ni4W+SrW04的混合體鶴基電極材料。
[001引在上述制備方法中，用于溶解可溶性儀鹽和可溶性鎖鹽的水量無需特別限定，只 要可W將可溶性儀鹽和可溶性鎖鹽完全溶解即可。
[0019] 在上述制備方法中，所述固-液滲雜步驟中，所述前驅體粉末為氧化鶴、可溶性儀 鹽和可溶性鎖鹽的混合粉末，作為一種優選實施方式，所述氧化鶴為黃鶴（W〇3)，平均粒度 為 20 ~50μm。。
[0020] 在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述固-液滲雜步驟中，所述攬拌、 混合、干燥均由捏合機來完成。具體為：首先將所述混合水溶液倒入所述捏合機中，再將 氧化鶴倒入所述混合水溶液中，通過所述捏合機攬拌而混合均勻；所述捏合機自帶加熱系 統，攬拌過程中始終加熱，直到粉末完全干燥。更優選地，所述捏合機的加熱溫度為85~ 95°C(比如 86°C、87°C、88°C、89°C、90°C、9rC、92°C、93°C、94°C)。
[0021] 在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述固-液滲雜步驟中，所述前驅 體粉末的平均粒度為 20 ~50μηι(比如 22μηι、25μηι、28μηι、30μηι、33μηι、36μηι、40μηι、 43μm、45μm、48μm)。
[0022] 在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述般燒步驟中，所述般燒溫度為 650~750°C(比如660°C、670°C、680°C、690°C、700°C、710°C、720°C、730°C、740°C)，保溫 時間為1~化（比如1.化、1.5h、l.化、2h、2.化、2. 5h、2.化），于空氣氣氛中進行；優選地， 所述般燒在高溫電阻爐中進行。
[0023] 在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述還原步驟中，所述還原過程在氨 氣氣氛中進行，還原溫度為800-850°C(比如810°C、820°C、830°C、840°C、850°C)，保溫時 間為0. 5~化（比如0. 6h、0.化、1.Oh、1.化、1. 5h、1.化），氨氣流量為1. 0~2.OmVh(比如 1.Im3/h、1. 2m3/h、1. 3m3/h、1. 4m3/h、1. 5m3/h、1. 6m3/h、1. 7m3/h、1. 8m3/h、1. 9m3/h)。
[0024] 在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述成型步驟中，所述成型過程采用 冷等靜壓工藝，壓制壓力為 150 ~250MPa(比如 160MPa、180MPa、200MPa、220MPa、240MPa)， 保壓時間為 5 ~20min(比如 6min、8min、lOmin、12min、14min、16min、18min)。
[00巧]在上述制備方法中，作為一種優選實施方式，所述燒結步驟中，所述燒結的溫 度為：1300 ~1580°C(比如 1320 °C、1340 °C、1380 °C、1420 °C、1460 °C、1480 °C、1520 °C、 1540°C、1560°C)，保溫時間為1. 5~化（比如1.化、1. 7h、1.化、1. 9h);更優選地，所述燒結 的溫度為 1400 ~1500°Ca410°C、1430°C、1450°C、1470°C、1490°C)。更進一步地，所述燒 結在還原性氣氛下進行，優選氨氣氣氛下進行。 陽0%] 上述鶴基電極材料在高能點火氣體放電管中的應用。
[0027] 本發明的優點在于：
[00測 （1)因為采用固-液滲雜法，材料中鶴、儀和鎖均勻混合在一起，保證了材料的組 織均勻性，避免了氧化物涂層電極產生的中間層，從而提高了材料的發射性能。
[0029] (2)因為材料成型采用了冷等靜壓工藝，保證了材料的性能均勻性。
[0030] (3)因為材料的組織均勻性和性能均勻性得到保證，提高了電極材料的使用壽命， 國外同類產品放電次數約150萬次，本發明提供的電極材料最高放電次數可達198萬次。
【具體實施方式】
[0031]W下實施例對本發明的內容做進一步的詳細說明，本發明的保護范圍包含但不限 于下述各實施例。 陽03引 W下實施例中使用的原料黃鶴粉是通過如下方式制備的：將APT(仲鶴酸錠，購 自議州華興鶴制品有限公司）在旋轉般燒爐（購自合肥科晶技術有限公司，DX-nU中于 550°C下般燒化制得。 陽03引 W下實施例中使用的Ni(N03)2· 6&0,購自天津化學試劑廠，分析純；Sr(N03)2,購 自天津化學試劑廠，分析純。
[0034] W下實施例中使用的捏合機購自南通福斯特機械制造有限公司，