[实用新型]大功率行波管螺旋线及其低微波损耗表面复合涂层

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于大功率行波管螺旋线的低微波损耗复合涂层。 

背景技术

螺旋线型行波管是大功率行波管中一种广泛使用的形式，广泛应用于通信系统、雷达系统等多领域。行波管中的发生基本物理过程是：使电子的速度稍大于行波相速，行波管中的电子产生群聚，电子被场减速而交出部分能量给行波场，使行波振幅不断增长。这种放大作用随着行波的前进而不断积累起来，最后从慢波系统的输出端输出被放大的高频信号。 

高频下的散热问题是大功率行波管性能提高面临的瓶颈问题。在螺线型行波管结构中，螺旋线的主要作用是作为慢波线路中的电子注结构。因此螺旋线的高频发热除了电子轰击、反射能量外，高频下的损耗产生热量是主要来源之一。解决螺旋线的高频发热是改善大功率行波管散热问题的关键。 

由于在高温下需要保持螺旋线结构，因此其基体材料一般选用高温特性好、强度高的W(Mo)等材料制成。而W(Mo)等金属与其他高电导率的金属较难形成牢固稳定的结合。由本实用新型研发单位完成的专利（专利申请号：CN201020697022.5）公开了一种带有Ti涂层的螺线管的低电阻率复合涂层，极大地改善了螺线管的微波损耗。但就工艺复杂性而言，在W(Mo)等金属表面制备具备“软”性的Ti过渡层，一是W-Ti难以形成完全合金相，从而需要离子注入等形式，以提高基体与Ti层之间的结合，带来了工艺的复杂性和制备成本；另一问题是Ti的抗氧化性较差，非常容易氧化而造成与Au、W间结合可靠性的下降，因而需要在非常高的真空环境下制备，这也带来了工艺难度的增加。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，采用更为理想的复合涂层结构，形成稳定的基体、表面涂层与过渡层金属间稳定的冶金结合，从而可以更低的成本、更简化的工艺制备高性能、高可靠的低微波损耗表面复合涂层，有效降低螺旋线高频发热。 

为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案： 

一种大功率行波管用低微波损耗表面复合涂层，由内至外依次为W或Mo作为基体材料的螺旋线基体，Ni过渡层，以及Au、Cu或Ag作为表面低导涂层材料 的表面低导涂层。 

如上所述的表面复合涂层，其中，该基体材料优选为W或Mo。 

如上所述的表面复合涂层，其中，该表面低导涂层材料为微波电阻率优于W和Mo的金属。 

如上所述的表面复合涂层，其中，该表面低导涂层材料优选为Au、Cu或Ag。 

如上所述的表面复合涂层，其中，该Ni过渡层的厚度优选为1~100nm，以保证热处理充分形成具有非磁性的合金相。 

如上所述的表面复合涂层，其中，该表面低导涂层的厚度优选为1~10μm，表面低导涂层的厚度大于工作微波频率下趋肤深度，从而保证微波传导主要在表层进行。 

另一方面，本实用新型还包括一种大功率行波管螺旋线，其表面具有如上所述的表面复合涂层。 

本实用新型的有益效果在于：表面高电导率金属可以降低由于W、Mo等基体材料本征特性带来的在高频场下的发热效应，提高行波管的功率。采用与基体和表面高电导率金属层具有良好相容性的金属中间层，提高了基体和表面结合力；由于过渡层金属与功能层和基底均有良好的结合，因此无需采用复杂的、以增加结合力为目的的离子注入等工序，只需将复合涂层在特定条件下进行常规热处理工艺，就可以形成高可靠、高性能的复合涂层，降低了材料工艺成本。 

附图说明

图1是大功率行波管用螺旋线结构示意图。 

图2是本实用新型表面复合涂层热处理前的结构示意图。 

图3是本实用新型表面复合涂层经过热处理后的结构示意图。 

图4是用于制备本实用新型表面复合涂层的动态磁控溅射装置结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例子对本实用新型作进一步说明。 

实施例1大功率行波管用用低微波损耗表面复合涂层 

如图3所示，本实用新型一种优选实施方式的大功率行波管用用低微波损耗表面复合涂层，由内至外依次为螺旋线基体31，Ni过渡层32和表面低导涂层33。Ni过渡层的厚度为1~100nm，表面低导涂层的厚度为1~10μm。 

实施例2制备大功率行波管用螺旋线（一） 

取常规大功率行波管用W螺旋线，如图1所示，其长度为100mm，截面为φ0.3mm的圆形，螺距0.7mm，绕径1.5mm。 

螺旋线在真空中经过除气处理，并分别经过无水乙醇、丙酮超声清洗20分钟。