整流器和电子管用炭石墨制品

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由于人造石墨体积密度比铝还轻，在常压下不熔化，蒸气压很小，有良好的导电性能，导热系数比铁、锡、镍、汞和铂高，而线膨胀系数却很低，大体与玻璃相同，具有良好的耐热冲击性能和稳定性以及高的电子逸出功，并不与汞起反应等特性，因此，它可作为水银整流器阳极、栅极和大型电子管的阳极和栅极等。

水银整流器和电子管用石墨制品的性能

水银整流器和电子管用石墨阳极要求灰分杂质含量少，机械强度高。灰分杂质在阳极表面能放射电子，特别有害的是半导体的杂质，如硅、碱金属和碱土金属（包括钠、钾、钙、镁及其氧化物）。因为这些杂质容易使整流器产生逆弧现象。有泵阳极灰分要求小于0.035%，而无泵水银整流器阳极装入机体后，除解体检修外，不能抽气。如存有灰分杂质影响更大，要求灰分小于0.01%。此外，还要求石墨具有一定的机械强度，表面加工均习一致，气孔率小、致密等。

水银整流器和电子管用的人造石墨材料，采用灰分含量低的细颗粒焦炭粉末（如沥青焦、石油焦等）和少量鳞片状石墨粉，并用沥青作黏结剂，经混合、磨粉、压制、焙烧和石墨化等工序而制成。经过高温石墨化处理（2600℃以上）的目的是将无定形炭转变成人造石墨，并将大部分灰分驱赶掉。为了使灰分降到最低限度，也有的厂家采用通氯气石墨化的方法，即在加热到1900 ~ 2000℃时通以氯气，促使灰分如Si02及Fe等变成氯的化合 物而挥发。

人造石墨毛坏制成后，采用机械加工的办法按照要求加工成各种形状和尺寸的水银整流器和电子管用石墨器件。

用这种方法生产的高纯石墨的主要特性如下：

（1）纯度高

这种高纯石墨的灰分一般不超过0.1%，经特殊净化处理的特高纯石墨的灰分可达0.001%。这种材料不仅可以避免二次电子发射，而且可使由于杂质元素的蒸发而污染使用系统的现象减少到最低程度。

（2）结构致密，机械强度高

一般情况下，气孔率不超过30%，抗压强度天于20MPa。特殊情况下，气孔率可降至5%左右，抗压强度可送80~100MPa，用它制成的各种石墨件，具有较大的支撑能力和抗震能力，并在高温下不掉粉、不碎裂。

（3）热导率

作为阳极材料，若具有较高的热导率就可以充允许设计成较小尺寸的阳极。阳极和其他元件之间具有较低的静电电容量，就可以容许在较高的频率下使用。石墨阳极在这两方面都具有优越性。

（4）石墨的线胀系数很低

一个发射管的工作频率只能在经过足够的预热时间以后才能测出，在这段时间里，如果材料具有较大的线胀系数，频率将发生偏移。而石墨线胀系数很小，在高温中经过脱气后不会引起这种现象，不会发生扭曲变形。

（5）石墨电子热发射效率高、质量轻、能耐高速电子流的轰击。

（6）石墨在空气中450℃左右开始氧化，其氧化速度随温度的升高而加剧。所以石墨件在高温下使用，必须置手真空或还原性气氛中。石墨件在真空中经高温除气处理后性能稳定，能保证设备在高真空状态下正常工作。

用于加工水印整流器和电子元器件的高纯石墨的牌号及性能见下表

水银整流器和电子管用石墨件的结构

（1）水银整流器用石墨件

水银整流器用石墨件是大型水银整流器的主要部件，包括主阳极、内栅极、外栅极、反射极、点火极和激励极等。一般采用高纯石墨G3。

（2）电子管用石墨器件。

电子管用石墨器件应用于各种大型电子管内，包括阳极、栅极等主要石墨件，一般采用高纯石墨G4。 无汞水银整流器用石墨件可选用G2石墨加工，包括阳极、栅极等。

石墨件在装管前的处理

电子管用石墨件的处理

（1）在大气中灼烧。电子管用石墨件在装管前必须进行净化处理，以便去掉石墨件表面的油污等杂质。净化的方法是用高频加热器烧约45s，温度大约为1400～1600℃，冷却后进行扫灰，把表面氧化层扫除干净。有的单位，净化后为了加速冷却，防止氧化，采用通风冷却的方法，效果不佳，反而使氧化加重，表面出现很多麻点。 有的厂家采用如下净化工艺，效果较好，即同样采用高频加热器加热，温度为1000℃左右，加热时间为2～3min，而将须净化的制品装在石英坩埚里。 加温处理后使制品自然冷却，制品表面光洁明亮，没有麻点现象。采用这种方法处理的产品外观质量较前一种净化工艺处理的制品要好得多。

（2）在氢气中灼烧。石墨器件在装配之前必须在1000℃或更高的温度下进行脱气处理，因为石墨本身是多孔性材料，孔隙中含有大量空气，如不经过脱气处理，石墨件在使用过程中（在高温下）就会从石墨件体内跑出一些空气，影响真空度。脱气的工艺通常为：先在氢气炉中烧约20min，温度为1100℃左右。加热过程中，氢气取代了气孔中的空气，有利于抽真空，另外还起一定的还原作用。

（3）在真空中灼烧。把石墨器件套在石英玻璃的管罩时，用高频加热器加热，真空度10^-2mmHg，温度为1300～1400℃。

（4）在石墨阳极外表面喷锆粉。锆粉的作用为：在高温时可以吸收气体，提高电子管的真空度。

水银整流器用石墨器件的处理

石墨器件于1800℃左右在真空烘焙炉里进行净化，时间大约为50h，边抽真空边升高温度，要防止制品氧化。石墨除了制造上述部件外，还可制成胶状石墨（将石墨和水制成胶体溶液，其中加有稳定剂和氨）涂在金属零件和玻璃上，使金属零件变黑以增加辐射能力，在玻璃上形成导电层用在真空器件中。

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