稀土钼冷阴极材料的微观结构与性能研究

１ 稀土钼冷阴极材料具体微观结构
为 了深 入 研 究稀 土 氧化 物 及 钼 晶体 在 材料 ，里 面 的 实 际分 布 状 况 分别 采用 ＳＥＭ及ＥＤＳ分 析 稀土 钼 冷 阴极 材料 烧 结体 断 口 。分析 结 果表 明， 其断 裂 方式 是脆 性 沿 晶 断 裂 ，稀 土 钼 烧 结体 内部 的氧 化物 颗 粒 分布 比较均 匀 。而 钼 阴极 断 口位 置几 乎 没有 稀 土 纳米 颗 粒 ，产 生这 种 现 象 的 原 因可 能 是有 些 稀 土和 钼 产 生 了相 应 的固 溶反 应 。从 分析 结 果可知 ，钼 晶体 的颗粒 比较粗 大 。
一 般热 阴极 紫 外线 灯 阴极 采 用钨 丝 在 其表 面 涂 敷低 逸 出功 的金 属 氧化 物 ，燃 点中钨 丝 发 热容 易 受灯 泡 开关 的频 率影 响 灯 丝寿 命 ，还 有 其激 活 的 氧化 物有 化 学 和 电 化 学反 应 中毒 现 象 ，造成 寿 命低 ，而 冷 阴极 紫外 线 灯 阴 极 由金属 片 或 圈做 成 ，不 存 在 开关 冷 热对 钨 丝 的冲 击及 氧 化物 中毒 现 象 。 同时冷 阴极 紫外 线 灯 的使 用寿 命 要 比 热 阴极 紫 外 线 灯 长 ， 使 用 过 程 更 加 省 电 ， 体 积 也 比较 小 ，便 于 实 际 应用 。而在 材 料方 面 ，国家 一 直支 持 新材 料 的使 用 ，采 用稀 土钼 制 造 的冷 阴极 紫外 线灯 和 传 统灯 相 比，具 有 明 显 的技 术优 势 ，所 以研 究稀 土钼 冷 阴极材 料 性能及 结构 是 非常有 必要 的。
２０１ ６年 第 ７期 （总 第 ３ Ｏ７．．２３０５８１６）
稀土钼冷 阴极材料 的微观结构 与性能研究
诸 定 昌 （佛 山宁宇科技股份有限公司，广东 佛山 ５２８２００）
摘要 ：冷阴极紫外线灯 中通过掺有稀土氧化 物成分的钼 阴极组件取代传统的镍 阴极 电极 组件 ，通过新材料的更替将 传统 的热 阴极放 电过渡到冷 阴极放 电的基础上 ，可 以达到更 高功率 ，更好 地杀菌和 防紫外线辐射 ，更趋可靠性与稳 定性的 目的。 文章 通过 对比热 阴极材料和冷 阴极 材料 ，对稀土钼 冷 阴极 材料 的微观 结构及 具体性能进行 了研 究。 关键词 ：稀土钼 ；冷 阴极材料 ；微 观结构 ；紫外线灯 ；稀土氧化物 文献标 识码 ：Ａ 中图分类号 ：ＴＮ１０３ 文章编号 ：１００９—２３７４（２０１６）０７－００１９－０３ Ｄｏｌ：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１６．０７．０１０
２ 稀土钼管冷阴极
２．１ 稀 土钼 管冷 阴极 具体 制备工 艺 （１）制 备稀 土钼 管 ：首先 依 次经过 制坯 、锻 孔和 裁
切工 序将 钼片 材制 成 厚度 为０．Ｏ５～０．２ｍｍ的钼 带 ，然后 通 过模 具将 钼 带卷 成 管状 ，并切 割 为 一定 长度 的钼 管 ，清 洗后 ，对 钼 带卷合 位置 进 行 电焊 ； （２）将 钼丝 焊接 到钼 管 上 。其 工 艺流 程 主要 包 含有 ：准 备钼 板 材 ，将 其 圈成 管 状 或者 是进 行 切割 、清洗 ，将 其 喷燃 加 热 ，然 后在 钼 管上套上相应的铁芯棒 采用ｕ型槽进行加热，进行二次 清洗 后 再 焊接 ，添加 稀 土 ，烧 氢 ， 再对 钼 片或 者 是钼 丝 进行 对焊 ，模 具弯折 ，最后 进 行高温 煅烧及 真空包 装 。 ２．２ 稀土钼管冷阴极材料的性能
围，组 件 的纯 度 应在 ９９．９９％， 以保 证灯 泡有 良好 的启 动 性 能和 持 续 的发 射性 能 。两者 元 素 的结 合 是建 立在 高 温 和 高真 空 的条 件 下来 进 行 的 ，高 真 空保 证 了洁 净度 和 均 匀、一致的要求 ，高温 的条件则使黏连度和牢 固方面得 到 了保 证 。此 外 ，通 过 钼 组件 里 面 涂有 的稀 土 元 素 以替 代 以前 的镍组 件 里 面 的 电子粉 ，充 分地 克服 了 因电子 粉 而产 生 的一 系列 弊端 ，利 用 一系 列 物理 的方 法 ，在 高 真 空 和 高温 的状 态 下 ，将 高纯 的两种 单体 结合 而 成 。氧 化 物 能均 匀 地 附载 在钼 电极 组件 发射 端 的周 围 ，从而 达 到 高效 节能 、长寿 命 、稳 定 性好等 效果 。
钼 是 高 熔 点金 属 （２６１０℃ ） ，具 有 良好 的延 展 性及 大 的抗 张 强 度 ，在 高温 下 有 良好 的稳 定 性 ， 功 函数 为 ４．３７ｅｖ， 电离 电位 为 ７．１８，再 结 晶温度 在９００￣Ｃ～ １２００℃ 之 间， 电导率 为３Ｏ。
通 过 稀 土 氧化 物 和 金属 钼 的组合 是 这 个组 件 的主要 构成 ，稀 土 氧化 物 的 作用 是 降低 电极 组件 的 逸 出功 ，使 阴极 电子 发 射性 能 更 强 ，而钼 的使 用 则是 使 组件 具 备 良 好 的耐 冲 击 性和 热 的稳 定 性 ，组 件 结构 更 加 致密 、可靠 性更 好 。钼 组 件 的 成 型经 过制 坯 、锻 孔 、裁切 、清洗 和 焊 接 等 工 序 制 成 ，其 中特 别 要 注 意 焊 接 方 法 ， 在 保 证 钼 体 不 变 形 的 情 况 下 ，要 注 意 不 能 影 响整 个 组 件 的放 电特 性 。阴极 发 射 点 设计 成扇 形 状 ，保 证 电极 组 件 能持 续 发 射 电子及 发 射 足够 多 的 电子 来 维持 寿 命 。稀 土 元素 中主 要 选钇 和 镧 两种 元 素 的组 合 体 ，它 们 的 比例 控制 在 １％～ １．５％之 间 ，主 要 均匀 地分 布 在钼 组件 的 发射 体 的周