摘要：納米特制陶瓷HID燈陰極是中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)，本文討論了納米特制陶瓷HID燈陰極的制備工藝。納米特制陶瓷HID燈陰極，其特點(diǎn)是在氧化物發(fā)射層里加入數(shù)種復(fù)雜的XG基化合物并經(jīng)過(guò)特殊的陶瓷工藝制造而成。這種納米特制陶瓷陰極與傳統(tǒng)陰極有著不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有激活反應(yīng)速度快、無(wú)須分解、不釋放有害氣體，發(fā)射性能好、耐轟擊能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn);完全可以取代傳統(tǒng)鎢、鉬、釷、鑭等及其合金陰極或其它任何金屬陰極用于氣體放電燈及其它電子真空器件中，是電光源陰極的換代產(chǎn)品;特別是在HID燈高速生產(chǎn)線(xiàn)中使用，將會(huì)對(duì)氣體放電光源技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)革命。

　　關(guān)鍵詞：納米特制陶瓷HID燈陰極 壽命 激活 發(fā)射

　　1.前 言

　　將電能轉(zhuǎn)換成為光學(xué)輻射能的器件稱(chēng)為電光源，其產(chǎn)品稱(chēng)之為電光源產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，電光源產(chǎn)品在人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

　　陰極是電光源產(chǎn)品的一個(gè)核心部件，它決定著電光源的性能(特別是使用壽命)。大多數(shù)氣體放電燈(HID燈)的損壞，都是由于陰極的性能劣化或失效而引起的。

　　使用納米陶瓷粉體材料特殊制造電光源的陰極，是中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)(從1999年至今已申請(qǐng)了16項(xiàng)中國(guó)專(zhuān)利)。

　　納米特制陶瓷HID燈陰極具有激活反應(yīng)速度快、無(wú)須分解、不釋放有害氣體，發(fā)射性能好、耐轟擊能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn);完全可以取代傳統(tǒng)鎢、鉬、釷、鑭等及其合金陰極或其它任何金屬陰極用于氣體放電燈及其它電子真空器件中，是電光源陰極的換代產(chǎn)品;特別是在HID燈的高速生產(chǎn)線(xiàn)中使用，將會(huì)對(duì)氣體放電光源技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)革命。

　　2.選材與配制

　　2.1納米粉體電子發(fā)射材料

　　混合金屬弱酸鹽,沉淀部分原料的水合物，將其加熱以除去結(jié)晶水，制備電子發(fā)射物質(zhì)的納米粉體陶瓷材料。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1)整個(gè)反應(yīng)為均相反應(yīng)，所用的反應(yīng)物均為完全溶于水的物質(zhì)。因此，可得到納米級(jí)粒度;

　　(2)所用材料純度均為分析純，得到的產(chǎn)物純度較高;

　　(3)沉淀生成的產(chǎn)物是離子晶體混合物，與機(jī)械混合反應(yīng)物相比，其功函數(shù)極小，發(fā)射量極大。

　　將按此法生產(chǎn)的納米粉體材料經(jīng)特殊制造工藝而成為納米陶瓷陰極，用于制造HID燈管，并且經(jīng)過(guò)國(guó)家輕工業(yè)部質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)可知，其各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足HID燈制造工藝的技術(shù)要求。

　　2.2 納米粉體加入劑XG

　　衡量陰極性能好與壞的技術(shù)指標(biāo)是它的發(fā)射性能、蒸發(fā)性能和耐轟擊性能。為提高陰極耐正離子轟擊的能力，減少發(fā)射材料的蒸發(fā)，需在上述制成的納米粉體材料中加入XG。

　　在納米特制陶瓷陰極的基體里熔有XG，它無(wú)疑增加了基體的機(jī)械強(qiáng)度及瓷層的電導(dǎo)，防止了基金屬在熱沖擊下發(fā)脆，改善了瓷層與基體之間的粘合性能，避免了由于基金屬擴(kuò)散到瓷層中激活劑的氧化以及基金屬的氧化。從根本上克服了傳統(tǒng)鎢、鉬、釷、鑭等及其合金陰極長(zhǎng)期以來(lái)難以解決的易形成中間電阻的問(wèn)題。

　　加入XG是因其熱導(dǎo)率低，可降低陰極的蒸發(fā)速度;它的膨脹系數(shù)在1380℃時(shí)約為5×10-6cm/℃和基金屬相近，使陶瓷層和基金屬結(jié)合緊密，耐振動(dòng)而不脫落。而且，XG與自由導(dǎo)電原子發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成的復(fù)合鹽漿有極好的耐正離子轟擊能力，不易濺射，能降低陰極中間層的電阻，使瓷層不易過(guò)熱，從而達(dá)到抑制蒸發(fā)的目的。另外，加入XG還會(huì)影響基金屬界面因化學(xué)反應(yīng)所釋放的自由導(dǎo)電原子的擴(kuò)散系數(shù)，從而改善激活性能。而且加入XG容忍活性氣體的存在。因此，納米粉體陰極材料中加入XG后，陰極發(fā)射瓷層的性能得到改善，壽命得以延長(zhǎng)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，XG的加入量應(yīng)控制在8～10%之間。