摘　要：納米特制陶瓷HID燈陰極是中國發(fā)明的專利技術。文章討論了其制備工藝，包括它的選擇與配制，技術的分解與激活。通過分析和研究，提出問題和相關對策，最后闡明了納米特制陶瓷HID燈陰極與傳統(tǒng)陰極相比所具有的優(yōu)勢。

關鍵詞：納米特制陶瓷HID燈陰極；壽命；激活；發(fā)射

1、前言

將電能轉換成為光學輻射能的器件稱為電光源，其產品稱之為電光源產品。隨著科學技術的發(fā)展，電光源產品在人類生活的各個領域中應用得越來越廣泛。

陰極是電光源產品的一個核心部件，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，是中國發(fā)明的專利技術，從1999年至今已申請了16項中國專利。

納米特制陶瓷HID燈陰極具有激活反應速度快、無需分解、不釋放有害氣體、發(fā)射性能好、耐轟擊能力強、使用壽命長等優(yōu)點，完全可以取代傳統(tǒng)鎢、鉬、釷、鑭等及其合金陰極或其他任何金屬陰極用于氣體放電燈和其他電子真空器件中，是電光源陰極的換代產品，特別是在HID燈的高速生產線中使用，將會對氣體放電光源技術帶來一場革命。

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，將其加熱以除去結晶水，制備電子發(fā)射物質的納米粉體陶瓷材料。這種方法的優(yōu)點是：
 （1）整個反應為均相反應，所用的反應物均是完全溶于水的物質。因此，可得到納米級粒度；
 （2）所用材料純度均為分析純，得到的產物純度較高；
 （3）沉淀生成的產物是離子晶體混合物，與機械混合反應物相比，其功率函數(shù)極小，發(fā)射量極大。

按此法生產的納米粉體材料經特殊制造工藝而成為納米陶瓷陰極，用于制造HID燈管，經過國家輕工業(yè)部質量檢測中心檢測，其各項性能指標完全符合HID燈制造工藝的技術要求。

2.2、納米粉體加入劑XG

衡量陰極性能好與壞的技術指標是它的發(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)，需在已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加入XG，無疑增加了基體的機械強度及瓷層的電導，防止了基金屬在熱沖擊下太脆，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期以來難以解決的易形成中間電阻的問題。

加入XG是因其熱導率低，可降低陰極的蒸發(fā)速度；它的膨脹系數(shù)在1380℃時約為5×10-6cm/℃，與基金屬相近，使陶瓷層和基金屬結合緊密，耐振動而不脫落。而且XG與自由導電原子發(fā)生反應時，生成的復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，使瓷層不易過熱，從而達到抑制蒸發(fā)的目的。另外，加入XG還會影響基金屬界面因化學反應所釋放的自由導電原子的擴散系數(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。

實驗結果表明：
 XG的加入量應控制在8％～10％之間。

2.3、納米陶瓷漿料的配制

將納米粉體發(fā)射材料(光譜純)、鋯鹽(光譜純)、溶劑(分析純)及粘結劑按一定比例準確稱量，球磨混合均勻配制即是納米陶瓷漿料。

由于粘結劑的殘渣對陰極的壽命有影響，故粘結劑的含量盡可能少，但為了保證粘附的要求，其含量也不應少于電子發(fā)射物質的0.8％。

3、分解與激活

為使涂有納米陶瓷陰極漿料的基金屬電極成為具有發(fā)射電子能力的燈用陰極，需在高溫高真空中對其進行處理。第一步是在高溫負壓的條件下使粉體材料分解為不含任何雜質氣體的純氧化物；第二步是在高溫正壓的條件下在其氧化物涂層內形成均勻的固熔體；第三步是在高溫惰性氣體氣氛條件下使其納米陶瓷層間形成均勻適量的盈余導電原子（稱為熱至激活）。激活的過程是使這些導電原子向其晶