CN102810716A - 谐振杆制造方法、谐振杆及腔体滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种谐振杆制造方法，包括：将重量比例为88％～98％的铁镍合金粉末、重量比例为1％～8％的羰基铁粉末以及重量比例为1％～8％的羰基镍粉末进行机械均匀混合；将均匀混合后的混合粉末进行成型处理，成型为谐振杆毛坯；将谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理。本发明实施例还提供了一种谐振杆及腔体滤波器。本发明实施例的谐振杆制造方法生产效率大大提高，很大程度上减少了原材料损耗，且本发明实施例的谐振杆最大限度地减少合金成分偏聚、消除粗大、不均匀的显微组织缺陷，从而提高相应产品的性能指标和稳定性。

Description

谐振杆制造方法、谐振杆及腔体滤波器

技术领域

本发明实施例涉及微波通信领域，具体涉及一种谐振杆及其制造方法，还涉及一种采用该谐振杆的腔体滤波器。

背景技术

腔体滤波器作为一种无源滤波器，具有良好的抗干扰性，适应范围广，被广泛的应用于移动通信领域。腔体滤波器包括腔体和盖板，腔体上有多个空腔，每个空腔内收容一个谐振杆，因此一个腔体滤波器中会使用到多个谐振杆。

腔体滤波器中谐振杆具有不可替代的作用，谐振杆是影响腔体滤波器性能指标的关键部件，因此对谐振杆的加工制造有着严格的要求。

现有技术中通常采用殷钢作为制备谐振杆的原料，殷钢是一种特殊的铁镍金属合金材料，其热膨胀系数极小(在室温附近的平均热膨胀系数低于10^-6/℃)并且具有较好的可塑性，此外，传统上殷钢采用熔铸法制造。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，由于微波射频器件中的谐振杆形状复杂且精度要求较高，这使得利用殷钢铸锭制备谐振杆所需的机械加工成本昂贵(原材料损耗较高)并且生产效率有限。此外，殷钢采用熔铸法制造存在着合金成分偏聚，铸造组织粗大和不均匀的缺陷，这些都极大地提高了谐振杆的制备成本并限制了其在微波谐振器中的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种谐振杆制造方法，该谐振杆制造方法包括：

将重量比例为88％～98％的该铁镍合金粉末、重量比例为1％～8％的羰基铁粉末以及重量比例为1％～8％的羰基镍粉末进行机械均匀混合；

将该均匀混合后的混合粉末进行成型处理，成型为谐振杆毛坯；

将该谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种谐振杆，该谐振杆含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且该铁镍合金、该羰基铁和该羰基镍经压制或注射成型为该谐振杆。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种谐振杆，该谐振杆含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且该铁镍合金、该羰基铁和该羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为该谐振杆。

本发明实施例还提供了一种腔体滤波器，该腔体滤波器包括上述的谐振杆。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的谐振杆及其制造方法采用粉末冶金技术制备的铁镍合金粉末压制或射出成型，通过热处理工艺得到性能优良的铁镍合金微波谐振杆。相比较传统的熔铸方法，可以最大限度地减少合金成分偏聚、消除粗大、不均匀的显微组织缺陷，从而提高相应产品的性能指标和稳定性。同时，它也是一种少无切削工艺，可以实现谐振杆的净近成型和自动化批量生产，从而有效地降低原材料消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明实施例的谐振杆制造方法的流程示意图；

图2是本发明另一实施例的谐振杆的结构示意图；以及

图3是图2所示谐振杆的组织结构形貌显微照片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种谐振杆制造方法，该谐振杆制造方法包括：将重量比例为88％～98％的该铁镍合金粉末、重量比例为1％～8％的羰基铁粉末以及重量比例为1％～8％的羰基镍粉末进行机械均匀混合；将该均匀混合后的混合粉末进行成型处理，成型为谐振杆毛坯；以及将该谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理。

本发明实施例还提供了一种谐振杆，该谐振杆含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且该铁镍合金、该羰基铁和该羰基镍经干压压制或注射成型为该谐振杆，或者该铁镍合金、该羰基铁和该羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为该谐振杆。

本发明实施例还提供了一种腔体滤波器，该腔体滤波器包括上述的谐振杆。

实施例一

一种谐振杆的制造方法，其流程图如图1所示，包括：

步骤S1，将重量比例为88％～98％的铁镍合金粉末、重量比例为1％～8％的羰基铁粉末以及重量比例为1％～8％的羰基镍粉末进行机械均匀混合。

本发明实施例中，铁镍合金粉末的重量比例优选为92-96％，羰基铁粉末的重量比例优选为2-4％，羰基镍粉末的重量比例优选为2-4％。最优选地，铁镍合金粉末的重量比例为94％，羰基铁粉末的重量比例为3％，羰基镍粉末的重量比例为3％。需要说明的是，原材料不可避免地含有稍许比例的碳、氮、硫和磷等杂质，一般杂质的比例不大于0.1％。

本发明实施例中，采用机械球磨混合工艺将铁镍合金粉末、羰基铁粉末、羰基镍粉末以及占铁镍合金粉末重量比例为1％～4％的硬脂酸润滑剂进行机械均匀混合。其中，该机械球磨混合工艺可采用氧化锆球为球磨介质，球料比可设定为10∶1，球磨时间范围为5-12小时。当然，可根据实际需要调整上述球料比及球磨时间。

下面介绍制备铁镍合金粉末的步骤：

本发明实施例中，选用纯铁和纯镍，运用超高压水雾化或气雾化技术制备含重量比36％镍和重量比64％铁的合金粉体，再经脱水、烘干、筛分、生粉高温还原、粉饼破碎、筛分、合批等工序获得36％Ni-64％Fe的高纯铁镍合金粉末，该合金粉末呈球状或团状颗粒的形态。其中，纯铁的纯度优选大于99.95％，纯镍的纯度优选大于99.6％。鉴于超高压水雾化或气雾化技术为本领域技术人员所已知，在此不再进行详细介绍。

步骤S1中，硬脂酸润滑剂可以对合金粉末起到较好的内润滑作用，用来降低粉末间的摩擦力。在优选实施例中，硬脂酸润滑剂占铁镍合金粉末重量比例为1％～4％，最优选为2％。

其中，上述羰基镍粉末和羰基铁粉末是具有独特的晶形结构和极低碳含量的高纯度粉体颗粒，它们能成为与铁镍合金粉末混合的理想复合材料，它们树枝状的表面使其能与大颗粒紧密结合，在粉末烧结前形成稳固而均匀的分布，在随后的烧结过程中能和其它粉末扩散均匀，最后能形成具有平衡冶金结构的精密部件，对于保证谐振杆产品的热膨胀系数具有重要作用。

步骤S2，将均匀混合后的混合粉末进行成型处理，成型为谐振杆毛坯。

本发明实施例中，将混合粉末置于成型模具中，在例如为100吨油压机的压力下，一次压制成型，然后脱模，得到一次成型的铁镍合金谐振杆毛坯。

在可替代的备选实施例中，将混合粉末置于高压注射成型机中，进行一次注射成型，同样可得到一次成型的铁镍合金谐振杆毛坯。

当然地，在上述的一次成型工艺中，成型压机根据实际情况可以采用手动加料，也可以采用自动加料。

步骤S3，将谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理。

本发明实施例中，对谐振杆毛坯进行连续烧结的最高烧结温度范围为1250-1550℃，烧结时间为3-10小时；在退火热处理中采用氢气作为还原气体，退火温度范围为1050-1250℃，退火时间为5-12小时。之后，可制得不仅具有很高的致密度，而且无需后续机械加工的铁镍合金谐振杆。

其中，优选的最高烧结温度范围为1350-1450℃，烧结时间为3-6小时，退火温度范围为1100-1200℃，退火时间为5-8小时。最优选的最高烧结温度为1400℃，烧结时间为4小时，退火温度为11150℃，退火时间为6小时。

需要说明书的是，上述的硬脂酸润滑剂经过前述一次成型以及连续烧结等步骤之后，已经高温汽化，在铁镍合金谐振杆中基本不存在该硬脂酸润滑剂成分。

本发明实施例中，将谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理之后，还包括如下步骤：

将该热处理后的铁镍合金谐振杆进行电镀，先镀铜，后镀银。该电镀后的一次成型铁镍合金谐振杆可直接安装于腔体滤波器中。

在本发明实施例中，利用以超高压雾化技术制备的高纯铁镍合金粉为主体的均匀混合粉末一次压制成型谐振杆，采用合理的烧结和退火热处理工艺，制备出近净成型的高性能铁镍合金微波谐振杆，最大限度地减少合金成分偏聚、消除粗大、不均匀的显微组织缺陷，从而提高相应产品的性能指标和稳定性，产品质量和生产效率大大提高，很大程度上减少了原材料损耗，节省了机械加工的成本。此外，由于该一次成型的铁镍合金谐振杆的成型尺寸与材料性能的一致性好，可直接在微波谐振器中调试使用。

下面结合表1对本发明上述实施例应用到具体应用环境的若干应用例进行详细描述。

表1不同配比粉料烧成样品烧结与退火的热处理条件和腔体滤波器单腔测试性能指标

下面仅举例说明表1中的第一个应用例，其余应用例可同理参照。

应用例一：采用粉末冶金技术制备的88％高纯铁镍合金粉料，6％的羰基铁粉，6％的羰基镍粉以及占上述粉料总量1-2％的硬脂酸粉末润滑剂，一次压制成型，经过连续烧结(最高烧结温度为1450℃，烧结时间为10小时)和还原气氛(H2)退火热处理过程(退火温度为1150℃，退火时间为12小时)，电镀后得到外径为10.0mm，高度为11.8mm的铁镍合金谐振杆。测试结果表明：单腔谐振频率达到2900MHz，温漂小于0.32MHz。

实施例二

一种谐振杆10，其结构示意图如图2所示，该谐振杆的高度为H，外径为D。该谐振杆10包括重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且铁镍合金、羰基铁和羰基镍经压制或注射成型为谐振杆。

采用上述比例的铁镍合金、羰基铁以及羰基镍采用一次成型工艺制得的谐振杆，很大程度上减少了原材料损耗，节省了机械加工的成本

本发明实施例中，铁镍合金的重量比例优选为92-96％，羰基铁的重量比例优选为2-4％，羰基镍的重量比例优选为2-4％。最优选地，铁镍合金的重量比例为94％，羰基铁的重量比例为3％，羰基镍的重量比例为3％。

在本发明进一步的实施例中，铁镍合金、羰基铁和羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为谐振杆。铁镍合金的粉末为球状或团状颗粒。谐振杆的晶粒尺寸平均小于50微米，并且晶粒分布均匀致密，从而保证了相应微波谐振杆的测试性能。具体可参见图3，图3显示了图1所示谐振杆的组织结构形貌显微照片，也即金相图。

在本发明进一步的实施例中，铁镍合金含重量比例为36％的镍和重量比例为64％的铁，且铁镍合金的粉末以超高压水雾化或气雾化技术制备而成。

在本发明进一步的实施例中，利用以超高压雾化技术制备的高纯铁镍合金粉为主体的均匀混合粉末一次压制成型谐振杆，制备出净近成型的高性能铁镍合金微波谐振杆，最大限度地减少合金成分偏聚、消除粗大、不均匀的显微组织缺陷，从而提高相应产品的性能指标和稳定性。

实施例三

一种谐振杆，含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且铁镍合金、羰基铁和羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为谐振杆。

在本发明的实施例中，利用以铁镍合金粉为主体的均匀混合粉末成型谐振杆，制备出的高性能铁镍合金微波谐振杆，最大限度地减少合金成分偏聚、消除粗大、不均匀的显微组织缺陷，从而提高相应产品的性能指标和稳定性。

在本发明进一步的实施例中，铁镍合金的重量比例为92％～96％、羰基铁的重量比例为2％～4％，羰基镍的重量比例为2％～4％。铁镍合金含重量比例为36％的镍和重量比例为64％的铁，且铁镍合金的粉末以超高压水雾化或气雾化技术制备而成，为球状或团状颗粒。

在本发明进一步的实施例中，谐振杆的晶粒尺寸平均小于50微米，并且晶粒分布均匀致密。

实施例四

一种腔体滤波器，包括上述的谐振杆。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种谐振杆制造方法，其特征在于，包括：

将重量比例为88％～98％的铁镍合金粉末、重量比例为1％～8％的羰基铁粉末以及重量比例为1％～8％的羰基镍粉末进行机械均匀混合；

将所述均匀混合后的混合粉末进行成型处理，成型为谐振杆毛坯；

将所述谐振杆毛坯进行连续烧结和退火热处理。

2.如权利要求1所述的谐振杆制造方法，其特征在于，在进行所述机械均匀混合之前，所述方法还包括制备铁镍合金粉末的步骤，所述制备铁镍合金粉末的步骤包括：选用纯铁和纯镍运用超高压水雾化或气雾化技术制备含重量比36％镍和重量比64％铁的球状或团状颗粒合金粉末。

3.如权利要求1所述的谐振杆制造方法，其特征在于，所述进行机械均匀混合的步骤包括：采用机械球磨混合工艺将所述铁镍合金粉末、所述羰基铁粉末、所述羰基镍粉末以及占所述铁镍合金粉末重量比例为1％～4％的硬脂酸润滑剂进行机械均匀混合。

4.如权利要求1至3中任一项所述的谐振杆制造方法，其特征在于，所述进行成型处理的步骤包括：将所述混合粉末置于成型模具中，进行一次压制成型。

5.如权利要求1至3中任一项所述的谐振杆制造方法，其特征在于，所述进行成型处理的步骤包括：将所述混合粉末置于高压注射成型机中，进行一次注射成型。

6.如权利要求1至3中任一项所述的谐振杆制造方法，在所述进行连续烧结和退火热处理的步骤中，最高烧结温度范围为1250-1550℃，烧结时间为3-10小时；采用氢气作为还原气体，退火温度范围为1050-1250℃，退火时间为5-12小时。

7.一种谐振杆，其特征在于，含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且所述铁镍合金、所述羰基铁和所述羰基镍经压制或注射成型为所述谐振杆。

8.如权利要求7所述的谐振杆，其特征在于，所述谐振杆的晶粒尺寸平均小于50微米，并且晶粒分布均匀致密。

9.如权利要求7或8所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金的重量比例为92％～96％、所述羰基铁的重量比例为2％～4％，所述羰基镍的重量比例为2％～4％。

10.如权利要求7或8所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金、所述羰基铁和所述羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为所述谐振杆。

11.如权利要求10所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金含重量比例为36％的镍和重量比例为64％的铁，且所述铁镍合金的粉末以超高压水雾化或气雾化技术制备而成。

12.如权利要求11所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金的粉末为球状或团状颗粒。

13.一种谐振杆，其特征在于，含有重量比例为88％～98％的铁镍合金、重量比例为1％～8％的羰基铁以及重量比例为1％～8％的羰基镍，且所述铁镍合金、所述羰基铁和所述羰基镍以粉末形态均匀混合后成型为所述谐振杆。

14.如权利要求13所述的谐振杆，其特征在于，所述谐振杆的晶粒尺寸平均小于50微米，并且晶粒分布均匀致密。

15.如权利要求13或14所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金的重量比例为92％～96％、所述羰基铁的重量比例为2％～4％，所述羰基镍的重量比例为2％～4％。

16.如权利要求13或14所述的谐振杆，其特征在于，所述铁镍合金含重量比例为36％的镍和重量比例为64％的铁，且所述铁镍合金的粉末以超高压水雾化或气雾化技术制备而成，为球状或团状颗粒。

17.一种腔体滤波器，其特征在于，包括根据权利要求7至16中任一项所述的谐振杆。

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