CN104033148B - 一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于石油测井领域中子管固定阳极筒的带绝缘隔离槽陶瓷环的制造方法，能够解决中子管用陶瓷环因离子溅射形成金属膜导致绝缘性变差，以及采用粗大颗粒三氧化二铝制造陶瓷环强度差等问题。发明由以下工步组成：化学沉淀法制备纳米三氧化二铝粉料—预烧成粉—粉体增塑—放有机环胎具—模具填料—挤压成型—低温热处理—修出有机环胎具断面—烧结去除有机环胎具—高温烧结成型—陶瓷环上釉—高温烧结—检查质量测试筛选。本发明制作的带绝缘隔离槽陶瓷环，具有隔断因离子溅射形成金属膜的连续性，长时间保持陶瓷环的绝缘性能，提高中子管的使用寿命和可靠性等特点。本发明是中子管的核心组成部分，可用于各种类型的工作介质的中子管，可在长时间条件下稳定工作。

Description

一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环制造方法

（一）技术领域

本发明属于应用纳米氧化物材料制造结构陶瓷领域，特别涉及到一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环的制造方法，尤其涉及石油测井使用的小直径射频驱动氘氘中子管用绝缘隔离槽陶瓷环。

（二）背景技术

小直径射频驱动氘氘自成靶中子管及双向氧活化测井仪是石油领域开采工程的配套仪器，主要应用储层含油饱和度监测，用于及时了解油层的动态变化情况，即油层水淹程度和油、气、水的分布状况；同时，通过含油饱和度测井资料确定剩余油分布状况，实施油田的后期开发方案，从而达到提高油气采收率的目的。在石油开采期进入到油田生产开发中后期，中子管测井仪是提高油气采收率的一项不可缺少的测井技术，并在现有的套管井含油饱和度测量技术和求取储层含油饱和度中，中子测井是目前最有效的方法。

随着中子测井技术的发展与广泛应用，可靠安全、性能稳定的小直径中子测井仪器备受市场关注，这就对测井仪器的每个部件的可靠性提出了更高的要求。由于小直径中子管内部空间小，零件多而复杂，管内离子溅射问题严重。在中子管的离子源结构设计中，几乎都采用陶瓷环来固定阳极筒，并实现由此陶瓷环与阴极隔离绝缘。当中子管使用时间累积到一定程度时，由于离子的溅射在陶瓷环内壁上形成一层金属膜，导致阴极与阳极之间绝缘性变差，甚至短路，造成中子管性能劣化直至失效。

本发明方法的有益效果是，通过改变陶瓷环内壁结构，制造一个或多个隔离槽，降低因离子溅射而在陶瓷环内壁上形成的金属膜导致的陶瓷环绝缘性变差的现象，提高中子管的使用寿命和可靠性。

（三）发明内容

本发明的目的是为了解决中子管固定阳极筒的陶瓷环存在的以下问题：（1）陶瓷环因离子溅射形成金属膜导致绝缘性变差，（2）陶瓷环因采用粗大颗粒的氧化物粉挤压成型并烧结而成，强度差。

本发明专利的解决方案包括三氧化二铝陶瓷外壳1和“凸”型凹槽2组成，如图2所示；三氧化二铝陶瓷外壳1和“凸”型凹槽2、凹槽3、凹槽4组成，如图3、图4所示。

本发明的目的是这样实现的：

a、利用硬质有机材料机械加工陶瓷环内隔离槽胎具；

b、采用化学沉淀方法制备纳米三氧化二铝高纯粉料；

c、利用有机增塑剂将纳米三氧化二铝高纯粉料造粒成球型；

d、将塑料隔离槽胎具放入陶瓷环成型模具中；

e、将造粒后的三氧化二铝粉料填装到陶瓷环成型模具中；

f、在压力机上对模具内粉体挤压成型；

g、脱模，预烧，使陶瓷胚胎具有一定强度；

h、陶瓷胚胎内部修整，露出有机胎具断面；

i、烧结去除有机胎具，形成隔离凹环；

j、高温烧结成型；

k、陶瓷环上釉，高温烧结，制成带绝缘隔离槽陶瓷环

本发明还可以包括这样一些特征：

1、所制作的纳米三氧化二铝材料的颗粒度小于60nm，纯度大于99.6%。

2、所述的制作隔离槽胎具的硬质有机材料可以是工程塑料、尼龙、聚四氟乙烯等有机材料。

3、放入陶瓷环成型模具中的塑料隔离槽胎具可以是1个，形成一道隔离槽；可以是2个，形成二道隔离槽；也可以是多个，形成多道隔离槽。

（四）附图说明

图1带绝缘隔离槽陶瓷环制备工艺流程图；

图2形成一道隔离槽的陶瓷环；

图3形成二道隔离槽的陶瓷环；

图4形成三道隔离槽的陶瓷环。

（五）具体实施方式

参照图1，表示带绝缘隔离槽陶瓷环制备工艺流程图，该流程概括起来有以下工艺步骤组成：化学沉淀法制备纳米三氧化二铝粉料—预烧成粉—粉体增塑—放有机环胎具—模具填料—挤压成型—低温热处理—修出有机环胎具断面—烧结去除有机环胎具—高温烧结成型—陶瓷环上釉—高温烧结—检查质量—测试筛选入库。各工步之间的制造方法可以根据具体要求进行组合。

具体实施方式如下：

a、利用硬质有机材料，例如尼龙、工程塑料等，利用机械加工工艺制作有机“凸”型隔离槽胎具；

b、采用化学沉淀方法制备纳米高纯三氧化二铝粉体，颗粒度小于60nm，纯度大于99.6%；

c、利用有机增塑剂聚乙二醇水溶胶将纳米三氧化二铝粉料造粒成球型，过筛300目；

d、将有机隔离槽胎具放入陶瓷环成型模具中，可在中间放一个，也可距中间一定位置放2个，也可均匀放三个；

e、将造粒后的三氧化二铝粉料填装到陶瓷环成型模具中；

f、在压力机上对模具内粉体挤压成型，成型压力大于60Mpa；

g、脱模，预烧260-300℃，使陶瓷胚胎具有一定强度；

m、陶瓷胚胎内部修整，露出有机胎具断面；

n、有氧状态下烧结400℃，去除有机胎具，在陶瓷环内壁形成隔离凹环；

p、高温烧结1700-1800℃成型；

q、陶瓷环上釉，高温烧结1400-1500℃，制成带绝缘隔离槽陶瓷环。

本发明提供的小直径中子管用陶瓷环的绝缘隔离原理：

当中子管正常工作时，内部会产生离子溅射效应，离子溅射会产生金属离子，沉积在陶瓷环内壁上，随着时间的延长，陶瓷环内壁上沉积的金属离子会形成一层金属膜。由于本专利发明了在陶瓷环内壁制造出隔离“凹”槽，离子溅射会产生金属离子无法在隔离“凹”槽内形成连续的金属膜，从而保证了陶瓷环内表面的绝缘性，起到了绝缘隔离的作用。

本发明提供的中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环，可与小直径的射频驱动氘-氘中子管、小直径的射频驱动氘-氚中子管、小直径的射频驱动氚-氚中子管配套使用，在正常使用1200小时后，绝缘性能仍能大于250MΩ，可满足探矿、石油测井、煤质分析等领域的使用要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环制造方法，包括利用陶瓷工艺将纳米三氧化二铝粉体制作成陶瓷环，陶瓷环内壁有“凸”型凹槽，具体步骤如下：

a、利用硬质有机材料机械加工陶瓷环内有机“凸”型隔离槽胎具；

b、采用化学沉淀方法制备纳米三氧化二铝高纯粉料；

c、利用有机增塑剂将纳米三氧化二铝高纯粉料造粒成球型；

d、将有机“凸”型隔离槽胎具放入陶瓷环成型模具中；

e、将造粒后的三氧化二铝高纯粉料填装到陶瓷环成型模具中；

f、在压力机上对模具内粉体挤压成型；

g、脱模，预烧，使陶瓷胚胎具有一定强度；

h、陶瓷胚胎内部修整，露出有机“凸”型隔离槽胎具断面；

i、烧结去除有机“凸”型隔离槽胎具，形成隔离凹环；

j、高温烧结成型；

k、陶瓷环上釉，高温烧结，制成带绝缘隔离槽陶瓷环。

2.根据权利要求1所述的一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环制造方法，其特征在于所述的制作隔离槽胎具的硬质有机材料是工程塑料、尼龙或聚四氟乙烯有机材料。

3.根据权利要求1所述的一种小直径中子管用带绝缘隔离槽陶瓷环制造方法，其特征在于放入1个有机“凸”型隔离槽胎具可形成一道隔离槽；放入2个有机“凸”型隔离槽胎具可形成二道隔离槽；放入多个有机“凸”型隔离槽胎具可形成多道隔离槽。