CN110491720B - 一种真空灭弧室及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合；所述真空灭弧室的制备方法包括：塑料层的注塑成型、陶瓷层的热压铸成型以及真空灭弧室的装配。本发明的真空灭弧室壳体内层为陶瓷层，外层为塑料层，所述陶瓷层有良好的灭弧作用，塑料层采用高强度塑料，能耐一定的高温，塑料具有一定的韧性和可密封性，可以实现紧密连接其它配件，又能排气达到具有一定真空度的真空灭弧室。

Description

一种真空灭弧室及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及真空灭弧室技术领域，具体为一种真空灭弧室及其制备方法和应用。
背景技术
真空灭弧室可以用于发射管、微波管、行波管类以及类似的需要安装真空灭弧室的设备等，真空灭弧室一般采用玻璃材料或陶瓷材料。
真空灭弧室的实现方式有：以玻璃作为密闭真空壳体和金属通过焊料在600-1300℃时焊接成一个密封的电真空灭弧室，真空灭弧室在各个领域范筹内得到了广泛应用，但由于封接的强度低和本身玻璃的特点脆性大，一受到碰撞冲击就整体破碎。陶瓷真空灭弧室的制备方法为：1.制备能满足要求的陶瓷。2.在陶瓷与金属封接面上进行活性钼锰金属化的深加工：a.按要求在陶瓷面上涂印钼锰膏剂，1150-1650℃温度下，在钼丝氢炉内进行一次金属化钼锰烧结；b.把烧结好的钼锰层进行上镍，上完镍之后，750-1050℃下入镍化炉进行二次金属化；c.最后再把金属化合格陶瓷产品与金属共同焊接形成一个密封的真空灭弧室。
针对以上的用玻璃或陶瓷壳体制造成一个密封的真空灭弧室，应用到新能源真空直流继电器上，有如下几点不足之处：1、生产制造周期长：陶瓷的加工、金属化烧结钼锰层、上镍，镍化好的陶瓷加上焊料进真空焊接炉，焊接成膜片式结构密封的真空继电器，通过排气管在真空排气台除气，达到真空要求，生产周期长，效率低下；2、生产工艺较繁琐：在工艺实施过程中不可控变化因素较多，会使生产过程中的半成品以及最终产品的合格率较低；3、生产成本较高：因生产周期长，工序工艺较多，所使用的人力资源大而成本较高；4、环境污染：陶瓷金属化上镍时，有一定的废料排放，虽然废料经过达标排放，也还是有一定比例的污染物在排放，而且这个污染源一直会存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空灭弧室及其制备方法和应用，解决上述背景中提出的问题。
一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合。
进一步地，所述塑料层耐温300℃以上。
进一步地，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
进一步地，所述塑料层的组分及质量配比为：塑料:陶瓷粉末:玻璃纤维＝75-85:5-10:5-15。
进一步地，所述塑料为PC、PPS、PEEK、ABS、PES、PVC中的一种或几种。
进一步地，所述塑料为结晶型，结晶度为55-65％。
进一步地，所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝91-95:1.75-2.25:2.8-3.5:1.2-1.4:0.5-0.9。
一种真空灭弧室的制备方法，包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨36小时出料，加入质量份11-22％的蜡，控制温度108℃，等蜡完全熔化后加入陶瓷混合粉体，搅拌4小时以上，均匀后加入热压铸机中，保温60～80℃，0.6MPa以上注模成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室：将陶瓷层装入塑料层，塑料层和陶瓷层之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标。
进一步地，所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝45-80:0-9:3-12:8-52。
进一步地，所述固化剂占合成胶总量的25-50％。
将所述真空灭弧室用于真空直流高压继电器中。
有益效果：
1、本发明的真空灭弧室壳体内层为陶瓷层，外层为塑料层，所述陶瓷层有良好的灭弧作用，塑料层采用高强度塑料，能耐一定的高温，塑料具有一定的韧性和可密封性，可以实现紧密连接其它配件，又能排气达到具有一定真空度的真空灭弧室。
2、本发明大大缩短了原真空灭弧室以及直流继电器的生产周期，大大压缩了生产成本，提高生产效率，减少废弃物的排放，有利于生态环境。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
实施例1
一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合。
进一步地，所述塑料层为耐高温塑料，耐温300℃以上，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
进一步地，所述塑料层的组分及质量配比为：聚苯硫醚树脂:陶瓷粉末:玻璃纤维＝75:10:15；所述聚苯硫醚树脂为结晶型，结晶度为60％。
进一步地，所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝92.2:2.25:3.25:1.4:0.9。
一种真空灭弧室的制备方法，包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨36小时出料，加入质量份11-22％的蜡，控制温度108℃，等蜡完全熔化后加入陶瓷混合粉体，搅拌4小时以上，均匀后加入热压铸机中，保温60～80℃，0.6MPa以上注模成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室，将陶瓷层装入塑料层内，再用铰链衔铁机构与腔体锁紧，完成锄头机构部分的安装，然后，在另一端安装两个静触头，在陶瓷层和塑料层之间，塑料层与金属之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标。
进一步地，所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝45:9:3:42；所述固化剂占合成胶总量的30％。
将装配好的真空灭弧室装入真空直流高压继电器中，将装配好的真空型继电器进行耐受电流电压测试、各部件装配之后强度测试、气密性真空度的测试、使用环镜及使用寿命测试等，经检测，各项性能指标均能达标。
实施例2
一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合。
进一步地，所述塑料层为耐高温塑料，耐温300℃以上，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
进一步地，所述塑料层的组分及质量配比为：聚苯硫醚树脂:陶瓷粉末:玻璃纤维＝85:10:5；所述聚苯硫醚树脂为结晶型，结晶度为60％。
进一步地，所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝92.25:2.25:2.8:1.3:0.9。
一种真空灭弧室的制备方法，包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨36小时出料，加入质量份11-22％的蜡，控制温度108℃，等蜡完全熔化后加入陶瓷混合粉体，搅拌4小时以上，均匀后加入热压铸机中，保温60～80℃，0.6MPa以上注模成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室，将陶瓷层装入塑料层内，再用铰链衔铁机构与腔体锁紧，完成锄头机构部分的安装，然后，在另一端安装两个静触头，在陶瓷层和塑料层之间，塑料层与金属之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标。
进一步地，所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝80:9:3:8；所述固化剂占合成胶总量的40％。
将装配好的真空灭弧室装入真空直流高压继电器中，将装配好的真空型继电器进行耐受电流电压测试、各部件装配之后强度测试、气密性真空度的测试、使用环镜及使用寿命测试等，经检测，各项性能指标均能达标。
实施例3
一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合。
进一步地，所述塑料层为耐高温塑料，耐温300℃以上，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
进一步地，所述塑料层的组分及质量配比为：聚苯硫醚树脂:陶瓷粉末:玻璃纤维＝80:10:10；所述聚苯硫醚树脂为结晶型，结晶度为60％。
进一步地，所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝93.2:1.8:3.2:1.2:0.6。
一种真空灭弧室的制备方法，包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨36小时出料，加入质量份11-22％的蜡，控制温度108℃，等蜡完全熔化后加入陶瓷混合粉体，搅拌4小时以上，均匀后加入热压铸机中，保温60～80℃，0.6MPa以上注模成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室，将陶瓷层装入塑料层内，再用铰链衔铁机构与腔体锁紧，完成锄头机构部分的安装，然后，在另一端安装两个静触头，在陶瓷层和塑料层之间，塑料层与金属之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标。
进一步地，所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝55:5:10:30；所述固化剂占合成胶总量的45％。
将装配好的真空灭弧室装入真空直流高压继电器中，将装配好的真空型继电器进行耐受电流电压测试、各部件装配之后强度测试、气密性真空度的测试、使用环镜及使用寿命测试等，经检测，各项性能指标均能达标。
实施例4
一种真空灭弧室，包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合。
进一步地，所述塑料层为耐高温塑料，耐温300℃以上，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
进一步地，所述塑料层的组分及质量配比为：PEEK和ABS混合物:陶瓷粉末:玻璃纤维＝85:8:7；所述PEEK占比60％。
进一步地，所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝93:1.95:3.25:1.28:0.52。
一种真空灭弧室的制备方法，包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨36小时出料，加入质量份11-22％的蜡，控制温度108℃，等蜡完全熔化后加入陶瓷混合粉体，搅拌4小时以上，均匀后加入热压铸机中，保温60～80℃，0.6MPa以上注模成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室，将陶瓷层装入塑料层内，再用铰链衔铁机构与腔体锁紧，完成锄头机构部分的安装，然后，在另一端安装两个静触头，在陶瓷层和塑料层之间，塑料层与金属之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标。
进一步地，所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝65:1:10:34；所述固化剂占合成胶总量的50％。
将装配好的真空灭弧室装入真空直流高压继电器中，将装配好的真空型继电器进行耐受电流电压测试、各部件装配之后强度测试、气密性真空度的测试、使用环镜及使用寿命测试等，经检测，各项性能指标均能达标。
本发明大大缩短了原真空灭弧室以及直流继电器的生产周期，大大压缩了生产成本，提高生产效率，减少废弃物的排放，有利于生态环境。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种真空灭弧室的制备方法，所述真空灭弧室包括壳体，所述壳体采用双层复合结构，外层为塑料层，内层为陶瓷层，所述内层和外层通过高温陶瓷胶黏合，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：塑料层的加工：将聚苯硫醚树脂、陶瓷粉末、玻璃纤维按比例投入密炼机中，380-450℃熔制4小时以上，冷却造粒，再挤压注塑成型，注塑温度400-430℃，冷却脱模；
S2：陶瓷层的加工：将95％氧化铝陶瓷按照配比加入球磨机干磨后，加入质量份11-22％的蜡加热熔化，热压铸成型，冷却脱模，送素烧装钵1050℃脱蜡，再1650-1700℃烧结成瓷；
S3：金属件加工：按照尺寸要求加工其他金属零部件；
S4：装配真空灭弧室：将陶瓷层装入塑料层，塑料层和陶瓷层之间以及灭弧室腔体的夹缝处采用高温陶瓷胶密封，待完全密封之后，再进行抽真空除气至达标；
所述高温陶瓷胶包括合成胶和固化剂两部分，所述合成胶的配方及其质量配比为：环氧树脂:有机硅:玻璃纤维粉:陶瓷粉＝45-80:0-9:3-12:8-52；所述固化剂占合成胶总量的25-50％；
所述塑料层的组分及质量配比为：塑料:陶瓷粉末:玻璃纤维＝75-85:5-10:5-15；所述塑料层耐温300℃以上；
所述陶瓷层的组分及质量配比为：a-Al2O3粉:高岭土:碳酸钙:二氧化硅:氧化镁＝91-95:1.75-2.25:2.8-3.5:1.2-1.4:0.5-0.9。
2.根据权利要求1所述的真空灭弧室的制备方法，其特征在于，所述陶瓷层厚度3-5mm，所述塑料层的厚度5-8mm。
3.根据权利要求1所述的真空灭弧室的制备方法，其特征在于，所述塑料为PC、PPS、PEEK、ABS、PES、PVC中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的真空灭弧室的制备方法，其特征在于，所述塑料为结晶型，结晶度为55-65％。
5.一种根据权利要求1-2中任一所述的制备方法制得的真空灭弧室，其特征在于，所述真空灭弧室用于真空直流高压继电器中。
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