книги из ГПНТБ / Варламов В.А. Сборочные операции в электровакуумном производстве учеб. пособие

и очень слабо поглощает углеводороды. Состав остаточных газов в приборах с бариевым зеркалом зависит от температуры катода и интенсивности электронных потоков.

При холодном катоде, т. е. при хранении прибора в нерабочем состоянии, в нем постепенно накапливаются метан, этан, пропан, ар­ гон. При работе прибора, т. е. при нагреве катода до ^—900° С и токоотборе с катода, происходит диссоциация углеводородов с обра­ зованием водорода, азота, окиси углерода, которые значительно лучше поглощаются газопоглотителем, чем углеводороды.

Ввиду зависимости состава остаточных газов от температуры и токоотбора с катода часто встречаются случаи, когда при хране­ нии прибора в нерабочем состоянии происходит необратимое отрав­ ление катода (из-за неблагоприятного состава остаточных газов), а при работе аналогичного прибора катод долгое время сохраняет свои эмиссионные свойства. Это объясняется тем, что при наличии потока электронов отравляющие катод газы и пары превращаются в менее ядовитые для катода вещества, которые интенсивно погло­ щаются газопоглотителем. Отравление катода при его работе в не­ локальном режиме также может быть вызвано неблагоприятным составом остаточных газов *. Например, наиболее благоприятным основным компонентом остаточных газов для оксидного катода яв­ ляется водород, а не окись углерода.

На практике, замечено, что приборы с высокими потенциалами на электродах іэолее чувствительны к повышенным давлениям остаточных газов — это связано с большой энергией ионов, бомбар­ дирующих катоды (особенно в приборах с магнитной фокусировкой, нацеливающей ионы на катод) **.

§ 106. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗЕРКАЛА ГАЗОПОГЛОТИТЕЛЯ

Зеркало бария должно иметь серебристо-черный цвет и ровно очерненные края. Наличие радужных пятен на зеркале является следствием недостаточного обезгаживания газопоглотителя, распы­ ления бария в плохом вакууме и его частичного окисления.

Наличие на бариевом зеркале радужных колец обусловливается распылением материала контура или контейнера, в который заклю­ чен газопоглотитель.

* Катоды приборов, работающих при низких потенциалах на электродах, «отравляются» в основном из-за химического взаимодействия остаточных газов с оксидным покрытием, а катоды высоковольтных приборов «отравляются» в основ­ ном в результате их бомбардировки положительными ионами.

** Для этих приборов рекомендуется увеличивать продолжительность вы­ держки между операциями распыления газопоглотителя и тренировки. В этот пе­ риод зеркало газопоглотителя поглощает большую часть остаточных газов до мо­ мента подачи высоких потенциалов на электроды прибора, что предотвращает разрушение катода при тренировке и соответственно исключает появление темных пятен на изображении катода (см. гл. XVII).

343

Цоколь служит для надежного подключения электровакуумного прибора к электрическим схемам в процессе его тренировки, испы­ тания и эксплуатации.

Для жесткого (неразъемного) соединения цоколя с оболочкой прибора применяют специальные цоколевочные составы: мастики или цементы.

Цоколевочные составы, обеспечивающие прочное сцепление цо­ коля с колбой без дополнительного принудительного нагрева, при­ нято называть цементами. Цоколевочные составы, требующие для закрепления цоколя на колбе дополнительного нагрева, принято на­ зывать мастиками. ■

Обычно применяют так называемые «конституционные» мастики. В процессе склеивания происходит полимеризация конституци­ онной цоколевочной мастики — это приводит к образованию полимеризационной пространственной сетки (наподобие паутины), свя­ зывающей и сцепляющей частицы мастики между собой и с поверх­

ностью колбы и цоколя.

Существуют также мастики и цементы, которые отверждаются под действием химических реакций между составными частями — так называемые реакционные мастики (например, свинцовая глетглицериновая мастика). Находят применение также цементы, кото­ рые затвердевают в результате присоединения кристаллизационной воды — схватывающие цементы (например, цементы на основе гип­ са или растворимого стекла).

Цоколевочные цементы и мастики должны иметь малый коэф­ фициент теплового расширения (КТР), по 'возможности близкий к КТР стекла колбы. Допустимым считается КТР мастики, имею­ щий промежуточную величину между КТР стекла и КТР материала цоколя. Примерные значения КТР: для стекла 100-10-7 1/град, для мастики 200-ІО-7 1/град, для пластмассового цоколя (2004-500) X ХІ0~7 1/град. При большой величине КТР в процессе затвердева­

тельное изменение объема, занимаемого цоколевочным составом, — это приводит к возникновению сильных напряжений и соответствен­ но к разрушению стекла колбы под цоколем.

Цемент (мастика) должен иметь хорошие изоляционные свойст­ ва (высокое удельное электрическое сопротивление)— это предот­ вращает утечки'и пробои между электродами внутри цоколя прибо­ ра. В процессе нагрева цоколевочный состав не должен выделять веществ, образующих на цоколе и колбе проводящие пленки (на­ леты) с малым электрическим сопротивлением.

Цеімент (мастика) должен обеспечивать прочность крепления цоколя в колбе при воздействии на прибор повышенной температу­ ры (до 100°С), влажного воздуха и тумана.

Цемент (мастика) должен иметь по возможности меньшую плот­ ность (удельный вес) — это способствует уменьшению веса готово­ го прибора.

Цемент (мастика) должен быть термостойким и влагостойким. Поглощение мастикой влаги может привести к резкому снижению механической прочности крепления цоколя и ухудшению электро­ изолирующих свойств (утечкам и пробоям »между выводами элек­ тродов прибора).

Цемент (мастика) при хранении в течение 2—3 дней не должен изменять своих физико-химических свойств и терять клеящую спо­ собность.

§10S. ЦОКОЛЕВАНИЕ ПРИБОРОВ

СНАГРЕВОМ

Состав и свойства цоколевочных мастик

Всостав цоколевочных мастик обычно входят следующие компо­ ненты: связующее (клеящее) вещество, растворитель, наполнитель, катализатор и индикатор.

Вкачестве связующего клеящего вещества применяют естествен­

ные (природные) и искусственные смолы. Смола — это органиче­ ское вещество аморфного строения со сложной многоатомной струк­ турой молекул. При комнатной температуре смола находится в твердом состоянии, не растворяется в воде*, но растворяется в ор­ ганических растворителях (спиртах, эфирах, ацетоне).

По характеру изменения свойств при изменении температуры смолы подразделяются на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные смолы при нагревании размягчаются, а при охлаждении пластически деформируются и приобретают свои преж­ ние свойства (т. е. возвращаются к первоначальному виду).

Термореактивные смолы при нагревании приобретают новые свойства (переходят в термостабильную стадию): образуют твер­ дую, прочную, малоэластичную структуру, обладающую высоким электрическим сопротивлением, большой теплостойкостью и малой влагопоглощаемостыо. При переходе в термостабильную стадию смола теряет способность к растворению в органических раствори­ телях, к пластической деформации и размягчению при повторных нагревах, т. е. происходит процесс полимеризации термореактивной смолы. Процесс полимеризации необходим для прочного надежного склеивания цоколя с колбой. Это достигается введением в состав

* К водорастворимым структурообразователям относятся: растительные и животные клей, крахмал, жидкое стекло, декстрин и т. д. (они обычно применя­ ются для холодной цоколевки).

346

смолы (например, бакелитовой или идитоловой в сочетании с урот­ ропином) обеспечивает высокую теплостойкость, влагостойкость

ипрочность мастики после затвердевания. Однако искусственные смолы имеют два существенных недостатка: большую величину КТР (например, бакелитовая смола имеет КТР «300-100~7 1/град)

ивысокую температуру, при которой мастика окончательно затвер­ девает и теряет пластические свойства. По мере повышения этой температуры увеличивается длительность интервала, в течение ко­

торого смола в процессе охлаждения находится в непластичном состоянии и увеличивается вероятность растрескивания стекла кол­ бы. При низкой температуре затвердевания мастики уменьшение ее объема в процессе охлаждения происходит в основном в период, пока она находится в пластичном состоянии— это предотвращает появление усилий, сдавливающих колбу.

Уменьшения КТР мастики и снижения температуры, при которой происходит ее затвердевание, добиваются уменьшением процентно­ го содержания в ней искусственной смолы, однако при этом ухуд­ шается клеящая способность, мастики и механическая прочность за­ крепления цоколя. Поэтому уменьшение процентного содержания искусственной смолы сопровождается введением в мастику некото­ рого количества естественных смол. Естественные смолы вводят для снижения температуры размягчения, увеличения текучести, повы­ шения прочности закрепления цоколя, уменьшения стоимости ма­ стики и облегчения расцоколевки (регенерации) приборов. При на­ личии в составе мастики канифоли уменьшается хрупкость, увели­ чивается текучесть и улучшается растекаемость мастики. Чем луч­ ше растекаемость мастики, тем больше поверхность соприкоснове­ ния мастики с соединяемыми деталями и выше прочность крепле­ ния. Текучесть определяется по величине удлинения мастики в про­ цессе ее нагрева до £«240° С (мастика помещается в стандартный цилиндр с диаметром 4 мм и длиной 20 мм) . Мастика с оптималь­ ной текучестью имеет удлинение поряда «70 —100°/о-

В качестве ускорителей процесса отверждения, кроме уротропи­ на, могут применяться также сульфоконтакт и слабые органические кислоты.

Раствор смолы в органическом растворителе называется лаком. В качестве растворителей применяют этиловый и бутиловый спирт, ацетон, этилацетат, целлозольв, скипидар, толуол, циклогексанон

ит. д. В одном и том же лаке может содержаться несколько рас­ творителей — для регулирования вязкости, скорости высыхания, совмещения нескольких структурообразователей, удешевления лака

ит. д. Во многих случаях растворитель является одновременно и стабилизатором смеси, замедляя ее отверждение во время хране­ ния.

Вкачестве наполнителя обычно применяют минеральные порош­ ки и волокнистые материалы: мраморную муку, слюдяную муку,

348

древесную муку, тальк, литопон, коллоидную окись кремния, стекло­ ткань, ткань из химических волокон и т. д.

Наполнитель 'повышает механическую прочность, увеличивает нагревостойкость и влагостойкость, обеспечивает требуемую вяз­ кость, уменьшает расход смолы, облегчает заполнение простран­ ства между доколем и колбой, снижает усадку мастики при от­ верждении (и соответственно уменьшает величину напряжений и усилий, сдавливающих стекло колбы). Наполнитель должен хорошо смачиваться смолами, иметь высокое электрическое сопротивление и 'малую влагопоглощаемость.

Древесная мука хорошо смачивается смолами, обеспечивает вы­ сокую механическую прочность, обладает малой усадкой и снижает хрупкость мастики, но имеет малую термостойкость и влагостой­ кость. Поэтому в последнее время в качестве наполнителя приме­ няют исключительно мраморный порошок* получаемый измельче­ нием мраморной породы, состоящей в основном из минерала каль­ цита (СаСОз). Наибольшую прочность крепления обеспечивает слюдяная мука (ввиду чешуйчатой формы зерен).

Качество мастики' зависит от гранулометрического состава на­ полнителя— размера его зерен. Например, при крупнозернистое™ наполнителя мастика обладает повышенной текучестью, малой ме­ ханической прочностью и вызывает растрескивание стекла колбы (ввиду избытка свободной смолы). Наличие большого количества мелких фракций наполнителя также приводит к снижению меха­ нической прочности крепления цоколя (однако уменьшает вероят­ ность растрескивания стекла колбы) ввиду образования гладкой поверхности, имеющей слабое крепление со стеклянными баллона­ ми, и недостатка смолы для полного смачивания порошка напол­ нителя. Поэтому при повышении крупнозернистое™ порошка на­ полнителя следует уменьшить содержание смолы в мастике (это позволит снизить брак вйда «растрескивание стекла колбы под цоколем»). При увеличении количества мелких фракций в порошке наполнителя следует увеличить содержание смолы в мастике (это позволит увеличить механическую прочность крепления цоколя). Практика показывает, что мраморная мука, изготовляемая из мра­ мора разных месторождений, далее при одинаковом технологиче­ ском цикле размола имеет разный гранулометрический состав. (Это объясняется разной твердостью различных пород мрамора).

Контроль гранулометрического состава производится либо пу­ тем определения процента зерен, проходящих через сита с опреде­ ленным диаметром отверстий (ячеек), либо путем измерения удель­ ной поверхности, которую имеет определенное количество порошка наполнителя. Последний метод является более точным: чем больше удельная поверхность порошка, тем больше мелких зерен содер­ жится в нем. Обычно оптимальный размер зерен порошка-напол­ нителя подбирается в зависимости от диаметра цоколя.

Порошки наполнителей сушат при ^=120—130° С в течение не­ скольких часов (содержание влаги не должно превышать 0,1%). Повышенное содержание влаги может привести к разбрызгиванию

34&

I

* Сиккативами называются катализаторы (ускорители) процесса высыхания вещества, образующего полнмернзационную структуру.

цемента при цоколевании и понижению прочности крепления цоко­

лей.

Индикаторами полимеризации обычно служат малахитовая или 'бриллиантовая зелень. Эти вещества обладают способностью изме­ нять свой цвет в процессе полимеризации смолы. Например, при

.завершении процесса полимеризации смолы малахитовая зелень из­ меняет зеленый цвет на коричневый. Таким образом, индикаторы позволяют по цвету мастики в готовом приборе определять полноту завершения процесса полимеризации и контролировать соблюдение режимов цоколевки. Следует учесть, что изменение цвета индикато­ ра зависит не только от температуры, но и от продолжительности нагрева.

Для приборов, работающих в тропических условиях, в целях за­ щиты от плесени рекомендуется добавлять в цоколевочные составы

•фунгициды. Фунгицидами называются вещества, которые уничто­ жают споры грибков. К числу фунгицидов относятся соединения ртути, меди, хлора, брома, в частности трихлорфенолят меди, салициланилид.

В процессе изготовления мастики необходимо тщательно пере­ мешивать компоненты и предотвращать попадание в нее влаги. При­ менение этилового спирта, содержащего воду, неполное смачива­ ние порошка наполнителя смолой (плохое перемешивание) могут служить причиной плохого крепления и отвала цоколей.

Иногда в состав мастики вводят касторовое масло, которое слу­ жит для повышения влагостойкости и уменьшения брака по тре­ ску баллона под цоколем.

Для повышения прочности закрепления пластмассовых цоколей рекомендуется добавка в мастику 2—15% силикона. В табл. 11 при­ ведены составы мастик, применяемых для цоколевки электроваку­ умных приборов.

ТЕХНОЛОГИЯ ГОРЯЧЕГО ЦОКОЛЕВАНИЯ-ПРИБОРОВ

Горячее цоколевание приборов осуществляется вручную или на полуавтоматических установках. Мастику наносят на цоколь коль­ цевым слоем шириной 2—3 мм. Поверхности перед цоколеванием необходимо тщательно очищать. Загрязнения (особено масляные и жировые пленки) сильно снижают прочность крепления цоколя. Ко­ личество намазываемой мастики подбирают экспериментально в за­ висимости от габаритов, геометрической формы и материала цоко­ ля. Недостаточное количество мастики ослабляет прочность креп­ ления, а избыток приводит к вытеканию мастики из-под цоколя. Увеличение толщины слоя идитоловой мастики способствует повы­ шению термостойкости крепления цоколя. Следует учесть, что по мере увеличения времени от момента изготовления мастики до сушки зацоколеванного прибора, клеящие свойства мастики ухуд­ шаются. Наличие пленки влаги на стекле колбы снижает прочность

352

крепления цоколя, так как пограничный со стеклом слой мастики; в этом случае будет иметь большое количество пузырьков. Перед, цоколевкой выводы ножки выпрямляют и очищают пинцетом и наж­ дачной бумагой от остатков стекла и окислов. Выводы ножки при­ бора продевают в штырьки цоколя, который плотно прижимается к горловине.

После нанесения мастики на цоколь и насадки цоколя на колбу производят выдержку в течение 15—20 мин при комнатной темпе­ ратуре — для удаления растворителя. В присутствии растворителя, затрудняется отверждение мастики, ухудшается ее сцепление с по­ верхностью цоколя и колбы, уменьшается теплостойкость клеевогосоединения. Наиболее полно можно удалить растворитель, если ма­ стика нанесена тонким слоем.

В процессе сушки смола переходит в термостабильную-стадию,, теряет растворимость и выделяется в виде твердой структуры.

Сушку и закрепление мастики производят в печах с электриче­ ским или газовым подогревом; при этом в печь входит только цо­ коль, с небольшим участком колбы. Оптимальное положение прибо­ ра во время сушки — цоколем вверх. При расположении приборацоколем вниз мастика может стекать со стекла и тем самым ослаб­ ляется прочность крепления.

В зависимости от состава мастики подбирается эксперименталь­ ная температурная кривая сушки (т. е. режим изменения темпера­ туры в процессе сушки). Подъем температуры должен обеспечи­ вать медленное испарение растворителя (спирта) из мастики — при быстром испарении растворителя мастика после полимеризации имеет рыхлую, непрочную структуру. Нарушение температурного режима полимеризации смолы в процессе сушки может привести к снижению электрического сопротивления слоя мастики ниже до­ пустимой величины (5000 мгом). Оптимальные условия для поддер­ жания требуемой температуры и обеспечения равномерности про­ грева достигаются при применении электропечей тоннельного типа. Во избежание растрескивания стекла -начальная и конечная темпе­ ратуры сушки не должны превосходить 90—100° С. Верхний пре­ дел температуры цоколевки ограничивается теплостойкостью ма­ териала цоколя. Например, цоколи из бакелитовой -пластмассы де­ формируются при нагревании выше 180° С. При применении метал­ лических цоколей температура сушки может быть повышена до- 250—300° С — это позволяет в 4—5 раз уменьшить продолжитель­ ность сушки. При температуре сушки выше 300° С наблюдается обугливание мастики и коррозия цоколя (особенно при применении газового нагрева).

По окончании сушки выводы припаивают к штырькам цоколя. Пайку производят мягким припоем, обычно ПОС-ЗО. Перед пайкой штырьки смачивают паяльной жидкостью — флюсом, который слу-' жит для очистки поверхности металлов от окислов, жиров, грязи и способствует хорошему смачиванию и равномерному растеканию' расплавленного припоя по штырьку. В качестве флюса обычно ис­ пользуют хлористый цинк с добавлением соляной кислоты. Для

353