[发明专利]二次电子发射用铍铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电子发射用高铍铜合金材料，属于金属材料领域。

技术背景

铍青铜是一种典型的沉淀硬化型合金，经固溶处理后再冷加工或时效处理可获得很高的强度和弹性，随着Be含量的增加，其时效硬度也相应增加。其成型性、抗疲劳性及应力松弛方面也是其它铜合金所不及的。由于铍青铜具有这些优良的二次电子发射性和弹性能被广泛用于电子、通讯、航天、航空等工业领域，制作各种高级弹性元件和电子元件。

当材料与电子束作用时, 其表面结构电子中的一部分可能获得足够的能量从材料表面逃出, 这称为二次电子发射现象。它与背散射电子不同, 当入射带电粒子为电子且其中的一些被反方向反射时即产生背散射电子, 如果入射粒子不是电子, 就不会有背散射电子产生( 但仍可产生二次电子) 。如果入射粒子为电子时, 则同时产生背散射电子和二次电子。背散射电子的能量通常为入射电子能量的几分之一, 而二次电子的能量较低, 典型值小于1 keV, 而且背散射电子产额相对于入射电子始终小于或等于1, 而二次电子产额通常大于1，二次电子系数指的是二次电流I_s与初级电子流I_p的比值。

铍青铜合金，经处理在表面形成一薄层氧化铍，它是二次电子发射体的主要层，因此铍青铜合金中的含铍量和杂质元素含量决定了铍青铜合金的二次电子发射性能，目前，市面上的铍铜合金含铍量主要为1.5wt.%~2.0wt.%,杂质元素含量高，二次电子发射系数不稳定且峰值不高，为了制得高二次电子发射系数的铍铜材料，其要求含铍量在2.7 %以上，主要重金属杂质含量（铅、镉等）控制在0.1%以下。

要制造出符合以上要求的铍青铜合金，主要有以下两个问题：第一，铍在铜基体里的极限固溶度为2.1wt.%.左右，随着含铍量的增加，其不均匀性逐渐增加，控制最终制品均匀性难度大；第二，熔炼过程控制难，在熔炼过程中无法精确控制杂质含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高次级电子发射铍铜合金材料，在150~1000V内次级发射呈峰状特性（在500~600V达到峰值）。其合金成分范(wt.%):Be:2.7-3.0wt.%,Ni:≤0.31wt.%Fe≤0.058wt.%,Al≤0.013wt.%,Si≤0.028wt.%,Pb:≤0.0020wt.%,Cd:≤0.0020wt.%,Zn:≤0.0020wt.%,其它杂质元素之和≤0.43wt.%，其余为Cu。按下述步骤制成厚度为0.1~0.2mm二次电子发射用高铍铜板带：

A．按质量比将铜粉与铍铜母合金粉末混合，在球磨机中进行机械合金化，球料比为5~20：1，介质为酒精，时间为4~20h；

B．将混合好的粉末进行增塑挤压，加入粘合剂，脱脂后在850~900℃，氢气和氮气环境下烧结成坯，烧结时间为6~20h，最终制成厚度为2~5mm厚的锭坯；

C．将锭坯在热轧机上进行轧制变形，道次压下量控制在20%~40%，道次之间进行退火处理，退火温度为700~750℃，退火时间为15~30min，之后进行酸洗，制成表面洁净厚度为0.3~0.4mm厚的板材；

D．将厚度为0.3~0.4mm的板材，在轧机上进行精轧与板型控制，最终轧制为厚度为0.1~0.2mm的板带，在真空炉中进行热处理，制成二次电子发射用高铍铜板带。

本发明二次电子发射用高铍铜合金材料，含铍量为2.7%~3.0%，其在150~1000V内二次电子发射呈峰状特性，在500~600V达到峰值，峰值能到9以上，远远超过目前峰值为5的水平。

实施例1

对含Be：2.70%，Ni：0.25%，Fe：0.045%，Al:0.009%,Si:0.020%,Pb:0.0018%，其它杂质元素之和≤0.43wt.%，制成0.21mm，宽度为100mm的板材,在150~1000V内二次电子发射呈峰状特性，在500~600V达到峰值，峰值能到9。

 

实施例2

     对含Be：2.8%，Ni：0.28%，Fe：0.040%，Al:0.010%, Si:0.024%,Pb:0.0017%，其它杂质元素之和≤0.43wt.%，制成0.20mm，宽度为100mm的板材,在150~1000V内二次电子发射呈峰状特性，在500~600V达到峰值，峰值能到9.5。

实施例3