[发明专利]一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法

说明书

一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法，涉及航天电推进技术领域。本发明是为了解决钨丝作为加热丝韧性强、回弹力大，且容易与导热陶瓷贴合不紧的问题。本发明所述的一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法，在真空环境下对加热丝进行电流加热处理，使加热丝升温达到去应力的退火温度，然后进行冷却。主要用途。利用欧姆效应提高加热丝的温度，使其达到去应力的退火温度，然后进行冷却，从而达到去除绕线应力的作用。

技术领域

本发明属于航天电推进技术领域。

背景技术

随着商业航天及各种卫星星座计划的发展，霍尔推力器因其具有结构简单、体积小、总冲高、推功比大的优点，成为在轨应用数量最多的电推进装置。空心阴极作为电子源与中和器，是霍尔电推进的关键核心部件，也必须具有快速启动、寿命长和在轨应用可靠性高等特点。目前空心阴极的启动大都采用螺旋加热丝，通过给额定电流的方法利用欧姆效应实现加热，并在3～5分钟内把发射体从常温加热到1500℃，使发射体具有热电子发射能力，此时加热丝的温度必须一开始就要达到1800～2000℃。可见加热丝如果短路、断路都无法实现空心阴极的快速启动，因此加热器是空心阴极的关键部件，也是制约空心阴极寿命的主要部件。

加热器的最主要失效模式就是短路和断路，而这两种方式均与加热丝的传热特性有关，如果加热器在生产过程中与导热陶瓷贴合的比较紧，则加热丝导热特性好，产生的热量会及时导到发射体上，加热丝的温度就不会太高，这样加热丝的温度相对较低，加热丝的热蒸发速率小，热应力低，短路和断路的阈值就会大幅延长，增加加热丝和空心阴极的工作寿命。反之，如果加热与导热陶瓷贴合的不紧，加热丝仅能依靠辐射传热，加热丝温度要高出至少500℃，大幅增加了加热丝的热蒸发速率，减小了工作寿命。可见，生产过程中加热丝与导热陶瓷的紧密贴合非常关键，直接决定了整个空心阴极甚至是霍尔电推进系统的在轨寿命。加热丝通常采用钨丝，它在高温下具有热蒸发速率小的优点，但也具有很强的韧性，回弹力较大，因此必须采用合适的方法来消除这种回弹力。

发明内容

本发明是为了解决钨丝作为加热丝韧性强、回弹力大，且容易与导热陶瓷贴合不紧的问题，现提供一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法。

一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法，在真空环境下对加热丝1进行电流加热处理，使加热丝1升温达到去应力的退火温度，然后进行冷却。

进一步的，上述一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法中，对加热丝1进行电流加热处理时，电流值为5A～10A，加热时间为5s～150s。具体的，电流值为7A，加热时间为10s。

进一步的，上述一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法中，还能够在对加热丝1进行电流加热处理的过程分为多个加热阶段，后一加热阶段的电流大于前一加热阶段的电流。初始加热阶段的电流值为1A～2A。相邻两个加热阶段的电流值之差为0.5A～1A。

具体的，对加热丝1进行电流加热处理的过程分为3个加热阶段，

第一个加热阶段电流为1.5A，加热时间为30min，

第二个加热阶段电流为2.5A，加热时间为30min，

第三个加热阶段电流为3.5A，加热时间为20min。

进一步的，上述利用加热器对加热丝1进行加热前，先将加热丝1螺旋缠绕在陶瓷管2的外圆周面上，加热丝1与陶瓷管2的外圆周面紧贴。加热丝1的两端通过钽电极3与陶瓷管2固定、且加热丝1与钽电极3之间焊接。陶瓷管2的外圆周面上设有两个凸起4，加热丝1的两端分别绕过两个凸起4后再与钽电极3相连。

本发明提出了一种电推进空心阴极加热丝的去应力方法，在绕制加热器后直接对加热丝在真空下进行通电流加热处理，利用欧姆效应提高加热丝的温度，使其达到去应力的退火温度，然后进行冷却，从而达到去除绕线应力的作用。