CN111681895B - 陶瓷干簧管的制备方法 - Google Patents

陶瓷干簧管的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种陶瓷干簧管的制备方法，包括步骤：（1）陶瓷外壳的制备，将整个陶瓷外壳分为三段，分别为中间的长瓷管、瓷管两端的簧盖，进行陶瓷金属化：长瓷管两端、每个簧盖靠近瓷管的端面印刷钼锰金属浆，进行浆料烧结使长瓷管的两端以及每个簧盖靠近瓷管的端面形成金属层，并电镀一层镍层；（2）簧片矫正及定型，（3）簧片钎焊，簧片穿过簧盖，在簧片引脚与簧盖的接合处点上浆料进行烧结，让簧片与陶瓷进行结合密封；（4）干簧管封装，将两个簧盖分别装入长陶瓷管两端；进行钎焊得到陶瓷干簧管，本发明解决了薄壁陶瓷管厚度不均、陶瓷干簧管封装密封性能不佳和簧片引脚瓷管之间固定与气密性等问题，提高了陶瓷干簧管气密性、可靠性、生产率。

Description

陶瓷干簧管的制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷技术领域，尤其是一种陶瓷干簧管的制备方法。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，目前国内干簧管的需求供不应求，但仍然使用传统的玻璃管封装干簧管的技术，璃管封装干簧管存在一定的缺陷，如：干簧管气密性差、簧片被氧化、可靠性低、易碎和生产率低等问题。
陶瓷干簧管是一种新型的磁敏特殊开关，使用陶瓷管封装干簧管，使干簧管具有优秀的硬度、抗压强度、断裂韧性和抗弯强度，能够承受极大地冲击力，保护干簧管内部簧片不受损伤；且陶瓷的硬度、泊松比的各项物理特性均优异与现有的玻璃材料，工作使用中能更好的保证密封性；陶瓷的最高使用温度远高玻璃的应变点，低于1600℃不会引起95Al2O3陶瓷相变，体积尺寸不变，簧片的位置及间隙参数不会改变；但是由于干簧管所需要的薄壁陶瓷管厚度较小，在将陶瓷管压薄的过程中，容易造成两面层密度较大、中心层密度较小，使管壁密度不均匀，强度不同。且由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，导致陶瓷干簧管封装粘合处密封性能不佳、簧片与瓷管之间固定与气密性等问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种陶瓷干簧管的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种陶瓷干簧管的制备方法，包括如下步骤：
(1)陶瓷外壳的制备
(1.1)先制备氧化铝粉体材料，粉体粒度在1μm以下，使粉体粒径分布均匀；
(1.2)烧结
将粉体通过模压成型，烧结成为瓷体；整个陶瓷外壳分为三段，分别为中间的长瓷管、瓷管两端的簧盖；模压压力为180-200Mpa；烧结温度为1000-2200℃；
(1.3).精加工
将烧结完成后的壳体精加工，将壳体内外表面研磨光洁，端面研磨平整光洁；
(1.4)进行陶瓷金属化：
长瓷管两端通过丝网印刷工艺粘附钼锰金属浆，每个簧盖靠近瓷管的端面印刷钼锰金属浆，在高温氢气保护炉中进行浆料烧结，使长瓷管的两端以及每个簧盖靠近瓷管的端面形成金属层，并在金属层上再电镀一层镍层；
(2)簧片矫正及定型
簧片为磁性弹片制成，簧片包括簧片引脚和簧片主体，根据不同簧片的规格使用相应的模具，将簧片放入簧盖中心的通孔内，加热温度高于初始相变点1-3℃并低于钎焊温度，加热保持不少于60分钟对簧片进行金属热定型，使每个簧片固定在簧盖中且簧片末端偏离中心线
Figure BDA0002525132830000021
并消除应力；
(3)簧片钎焊
簧片穿过簧盖，在簧片引脚与簧盖的接合处点上银铜Ag72Cu28浆料，在900～1000℃的氢气炉内进行烧结，以达到钎焊的目的，让簧片封装在簧盖中；
(4)干簧管封装
(4.1)A端封装
在已经做了金属化电镀层的长瓷管其中一端涂覆一层Ag72Cu28纤焊料，然后通过定位夹具，将一个已经做了簧片封装的簧盖对接装入长瓷管，放入氢气保护炉内在820～900℃进行钎焊；
(4.2)B端封装--簧片之间簧片之间的间隙及位置调整
将已经封装好一端的长瓷管的另一端涂覆Ag72Cu28纤焊料，将另一个已经做了簧片封装的簧盖置于干簧管壳体中，调整两个簧片之间的角度和间隙，使两个簧盖上的簧片在瓷管内部平行且簧片主体具有重叠部分，重叠部分之间留有间隙；每个簧片主体偏离中心线
Figure BDA0002525132830000023
长瓷管内左右两簧片主体之间的间隙为
Figure BDA0002525132830000022
放入氢气保护炉内在700～820℃进行钎焊，得到最终的陶瓷干簧管。
作为优选方式，长瓷管选用如下性能的陶瓷：密度≥3.72g/cm3，洛氏硬度≥300Gpa，抗压强度≥2000Mpa，断裂韧性KIC≥4.8MPa·m1/2，抗弯强度≥320Mpa，泊松比为0.20—0.25，最高使用温度为1400℃。
作为优选方式，长瓷管选自95陶瓷Al2O3材料、99陶瓷99Al2O3材料、氧化锆陶瓷ZrO2材料。
作为优选方式，长瓷管内部为密封室，密封室内填充惰性气体。
作为优选方式，施加外部磁场使簧片磁化，簧片主体重叠部分被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分相互吸合，干簧管连通；当磁力小于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分分离，干簧管断开。
本发明的有益效果为：本发明解决了薄壁陶瓷管厚度不均、陶瓷干簧管封装密封性能不佳和簧片瓷管之间固定与气密性等问题，提高了陶瓷干簧管气密性、可靠性，以及干簧管的生产率。
附图说明
图1是长瓷管和簧盖的金属化层示意图；
图2是本发明的陶瓷干簧管的整体结构示意图；
图3是簧片矫正及定型示意图。
图4是簧片封装示意图。
1为长瓷管，2为簧片，21为簧片主体，22为簧片引脚，3为簧盖，4为金属化层，5为银铜焊点，6为重叠部分，7为引线，8为合金引线支撑体，9为定型夹具。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种陶瓷干簧管的制备方法，包括如下步骤：
(1)陶瓷外壳的制备
(1.1)先制备氧化铝粉体材料，粉体粒度在1μm以下，使粉体粒径分布均匀；
(1.2)烧结
将粉体通过模压成型，烧结成为瓷体；整个陶瓷外壳分为三段，分别为中间的长瓷管、瓷管两端的簧盖；模压压力为180-200Mpa；烧结温度为1000-2200℃；
(1.3).精加工
将烧结完成后的壳体精加工，将壳体内外表面研磨光洁，端面研磨平整光洁；
(1.4)进行陶瓷金属化：
长瓷管两端通过丝网印刷工艺粘附钼锰金属浆，每个簧盖靠近瓷管的端面印刷钼锰金属浆，在高温氢气保护炉中进行浆料烧结，使长瓷管的两端以及每个簧盖靠近瓷管的端面形成金属层，并在金属层上再电镀一层镍层；
(2)簧片矫正及定型
簧片为磁性弹片制成，簧片包括簧片引脚和簧片主体，根据不同簧片的规格使用相应的模具，将簧片放入簧盖中心的通孔内，加热温度高于初始相变点1-3℃并低于钎焊温度，加热保持不少于60分钟对簧片进行金属热定型，使每个簧片固定在簧盖中且簧片末端偏离中心线
Figure BDA0002525132830000041
并消除应力；
(3)簧片钎焊
簧片穿过簧盖，在簧片引脚与簧盖的接合处点上银铜Ag72Cu28浆料，在900～1000℃的氢气炉内进行烧结，以达到钎焊的目的，让簧片封装在簧盖中；
(4)干簧管封装
(4.1)A端封装
在已经做了金属化电镀层的长瓷管其中一端涂覆一层Ag72Cu28纤焊料，然后通过定位夹具，将一个已经做了簧片封装的簧盖对接装入长瓷管，放入氢气保护炉内在820～900℃进行钎焊；
(4.2)B端封装--簧片之间簧片之间的间隙及位置调整
将已经封装好一端的长瓷管的另一端涂覆Ag72Cu28纤焊料，将另一个已经做了簧片封装的簧盖置于干簧管壳体中，调整两个簧片之间的角度和间隙，使两个簧盖上的簧片在瓷管内部平行且簧片主体具有重叠部分，重叠部分之间留有间隙；每个簧片主体偏离中心线
Figure BDA0002525132830000042
长瓷管内左右两簧片主体之间的间隙为
Figure BDA0002525132830000043
放入氢气保护炉内在700～820℃进行钎焊，得到最终的陶瓷干簧管。
长瓷管选用如下性能的陶瓷：密度≥3.72g/cm3，洛氏硬度≥300Gpa，抗压强度≥2000Mpa，断裂韧性KIC≥4.8MPa·m1/2，抗弯强度≥320Mpa，泊松比为0.20—0.25，最高使用温度为1400℃。
长瓷管选自95陶瓷Al2O3材料、99陶瓷99Al2O3材料、氧化锆陶瓷ZrO2材料。
长瓷管内部为密封室，密封室内填充惰性气体。
施加外部磁场使簧片磁化，簧片主体重叠部分被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分相互吸合，干簧管连通；当磁力小于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分分离，干簧管断开。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种陶瓷干簧管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）陶瓷外壳的制备
（1.1）先制备氧化铝粉体材料，粉体粒度在1μm以下，使粉体粒径分布均匀；
（1.2）烧结
将粉体通过模压成型，烧结成为瓷体；整个陶瓷外壳分为三段，分别为中间的长瓷管、瓷管两端的簧盖；模压压力为180-200Mpa；烧结温度为1000-2200℃；
（1.3）精加工
将烧结完成后的壳体精加工，将壳体内外表面研磨光洁，端面研磨平整光洁；
（1.4）进行陶瓷金属化
长瓷管两端通过丝网印刷工艺粘附钼锰金属浆，每个簧盖靠近瓷管的端面印刷钼锰金属浆，在高温氢气保护炉中进行浆料烧结，使长瓷管的两端以及每个簧盖靠近瓷管的端面形成金属层，并在金属层上再电镀一层镍层；
（2）簧片矫正及定型
簧片为磁性弹片制成，簧片包括簧片引脚和簧片主体，根据不同簧片的规格使用相应的模具，将簧片放入簧盖中心的通孔内，加热温度高于初始相变点1-3℃并低于钎焊温度，加热保持不少于60分钟对簧片进行金属热定型，使每个簧片固定在簧盖中且簧片末端偏离中心线φ/2，并消除应力；
（3）簧片钎焊
簧片穿过簧盖，在簧片引脚与簧盖的接合处点上银铜Ag72Cu28浆料，在900~1000℃的氢气炉内进行烧结，以达到钎焊的目的，让簧片封装在簧盖中；
（4）干簧管封装
（4.1）A端封装
在已经做了金属化电镀层的长瓷管其中一端涂覆一层Ag72Cu28纤焊料，然后通过定位夹具，将一个已经做了簧片封装的簧盖对接装入长瓷管，放入氢气保护炉内在820~900℃进行钎焊；
（4.2）B端封装--簧片之间的间隙及位置调整
将已经封装好一端的长瓷管的另一端涂覆Ag72Cu28纤焊料，将另一个已经做了簧片封装的簧盖置于干簧管壳体中，调整两个簧片之间的角度和间隙，使两个簧盖上的簧片在瓷管内部平行且簧片主体具有重叠部分，重叠部分之间留有间隙；每个簧片主体偏离中心线φ/2，长瓷管内左右两簧片主体之间的间隙为φ；放入氢气保护炉内在700~820℃进行钎焊，得到最终的陶瓷干簧管。
2.根据权利要求1所述的陶瓷干簧管的制备方法，其特征在于：长瓷管选用如下性能的陶瓷：密度≥3.72g/cm3，洛氏硬度≥300，抗压强度≥2000Mpa，断裂韧性KIC≥4.8MPa·m1 /2，抗弯强度≥320Mpa，泊松比为0.20—0.25，最高使用温度为1400℃。
3.根据权利要求2所述的陶瓷干簧管的制备方法，其特征在于：长瓷管选自95陶瓷99Al2O3材料、99陶瓷99Al2O3材料。
4.根据权利要求1所述的陶瓷干簧管的制备方法，其特征在于：长瓷管内部为密封室，密封室内填充惰性气体。
5.根据权利要求1所述的陶瓷干簧管的制备方法，其特征在于：施加外部磁场使簧片磁化，簧片主体重叠部分被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分相互吸合，干簧管连通；当磁力小于簧片的弹力时，簧片主体重叠部分分离，干簧管断开。
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