北京真空電子技術研究所 作者：田志英
系統研究了經過研磨加工、陶瓷表面施釉及表面涂覆等工藝處理后，氧化鋁陶瓷表面狀態對其真空耐壓性能的影響。結果發現，表面未加工的95%Al2O3陶瓷的可靠電壓波動較大，波動幅度可達50%，但經過研磨加工后可靠電壓值趨于一致；表面涂覆可以改善氧化鋁陶瓷的真空耐壓性能，并且改善的情況與涂覆的結構有關；而表面施釉不僅不能改善陶瓷的真空耐壓性能，而且還降低了其真空耐壓性能。
微波電真空器件中絕緣結構陶瓷的作用是將處于不同電位的金屬材料在機械上相互連接，達到氣密，以保持真空器件內的真空度；在電氣上相互絕緣，以維持兩電極間電壓的穩定。由于真空條件下，存在因沿絕緣陶瓷表面放電造成絕緣陶瓷絕緣性能喪失的現象，且表面耐壓值遠遠小于其體擊穿電場強度。所以在真空中決定陶瓷材料絕緣能力的不是陶瓷的體擊穿強度，而是其表面耐壓性能。決定氧化鋁陶瓷真空中耐壓性能的主要是材料表面的閃絡現象，而閃絡現象是一個與材料表面性質密切相關的現象。
為此，人們研究了表面粗糙度、表面涂層、摻雜改性處理等對絕緣材料真空耐壓性能的影響。鄭家貴等在氧化鋁陶瓷表面涂覆Mn、Cr、Ti 混合物，經高溫處理后，發現陶瓷真空耐壓性能有顯著提高；雷楊俊等在用Cr2 O3和MnCO3進行摻雜制備氧化鋁陶瓷，結果發現陶瓷的晶粒細化了，且真空耐壓性能也得到提高。無論是對氧化鋁陶瓷進行表面涂覆改性，還是摻雜改性處理，其目的都是通過降低陶瓷表面的二次電子發射來提高氧化鋁陶瓷的真空耐壓性能。但在工程應用中，真空技術網()認為還存在研磨加工、陶瓷表面施釉及表面涂覆對氧化鋁陶瓷表面狀態的改變，「內襯陶瓷耐磨復合管」而這時的陶瓷表面狀態對其在真空中的耐壓性能影響如何，尚未看到系統的報道。
為此，本文根據氧化鋁陶瓷絕緣子在微波電真空器件中的應用條件，結合實際的工藝處理過程，系統研究了經過研磨加工、陶瓷表面施釉及表面涂覆等工藝處理后，氧化鋁陶瓷在真空耐壓性能的變化。
、試驗
.、樣品制備
.2 、性能測試
氧化鋁陶瓷的真空耐壓性能按文獻報道的方法測試，測試電源為直流電源，測試系統真空度小于5 × 0-4 Pa，測試時分別將兩片圓形正負壓電極夾緊陶瓷環的上下兩平面。用HITACHIS 4800 型掃描電鏡(SEM) 觀察氧化鋁陶瓷材料表面形貌。用PGI400 型號輪廓儀測量磨加工前后陶瓷樣品表面粗糙度。
2、結論
() 表面未加工的95% Al2O3陶瓷的可靠電壓波動較大，波動幅度可達50%；但經過研磨加工后可靠電壓值趨于一致。所以，對于電真空用絕緣氧化鋁陶瓷，為了保證其真空耐壓性能的穩定，應該將其研磨加工后才進行使用。
(2) 表面涂覆可以改變氧化鋁陶瓷的真空中耐壓性能，但改善的情況與涂覆的結構有關，表面全涂和按涂層-氧化鋁絕緣層-涂層結構涂覆時，其真空耐壓性能可以提高50% 以上，而按氧化鋁絕緣層-涂層-氧化鋁絕緣層結構涂覆時，其真空耐壓性能沒有提高，甚還會降低。
(3) 氧化鋁陶瓷表面施釉后，「內襯陶瓷耐磨復合管」不僅不能改善陶瓷的真空耐壓性能，而且還降低了其真空耐壓性能。