一種氧化鈹陶瓷夾持桿及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子功能陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鈹陶瓷夾持桿及其制 作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鈹陶瓷一直是為國防裝備中電子器件配套的重要零件。因氧化鈹陶瓷具有較 高的導(dǎo)熱系數(shù)、良好的絕緣性、抗熱沖擊性、較低的損耗和化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，所以廣泛 用于航天、航空核動(dòng)力工程作大功率器件散熱，在電子真空器件、大功率模塊厚膜電路、封 裝器件、光電器件中已被大量采用。
[0003] 螺旋線行波管憑借其寬頻帶和高增益等方面的優(yōu)點(diǎn)，在電子對抗、雷達(dá)、通信和數(shù) 據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在當(dāng)今微波真空電子器件中占據(jù)著重要的地位。在螺旋 線行波管的各種特性中，散熱特性是非常重要的，它不僅是決定行波管平均輸出功率的主 要因素，也是直接影響著行波管工作的穩(wěn)定性與可靠性的主要因素。當(dāng)螺旋線行波管工作 時(shí)，螺旋線由于高頻損耗和散焦的電子注轟擊而受熱，這些熱量如果不能及時(shí)有效地傳出， 會(huì)使螺旋線的溫度大幅度上升，當(dāng)溫度過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致平均輸出功率的衰減，導(dǎo)致慢波損耗 的大幅增加，甚至還可能造成整個(gè)行波管的損壞。
[0004] 螺旋線行波管的慢波結(jié)構(gòu)是由螺旋線、夾持桿和金屬管殼組成的。其中，氧化鈹陶 瓷夾持桿的作用主要有兩方面，一是支撐旋線結(jié)構(gòu)，使螺旋線得以妥善的固定在管殼內(nèi)；二 是將螺旋線上的熱量向外導(dǎo)出，提供一個(gè)良好的散熱通道。
[0005] 目前，國內(nèi)氧化鈹陶瓷夾持桿的制備工藝流程包括陶瓷料制備、擠制成型、燒成、 磨加工，這種工藝存在以下幾方面的缺陷：1、陶瓷料制備過程中加入了較多的有機(jī)助劑，排 膠時(shí)間長且氧化鈹陶瓷桿燒結(jié)后致密度較低，影響導(dǎo)熱性能且表面粗糙度加工能力欠缺， 不能加工表面粗糙度在小于0. 8的夾持桿產(chǎn)品；2、擠制成型瓷料制備周期長、成型后瓷料 的利用率低，研磨加工效率低；3、氧化鈹陶瓷桿燒結(jié)困難，需要專門的防護(hù)用品和經(jīng)驗(yàn)豐富 的操作人員。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法。該 方法包括以下步驟：
[0007]A、制備成型用噴霧造粒料：
[0008] 步驟①、按照重量比氧化鈹：三硅酸鎂=100 : 0. 5?0. 55將兩者混勻得混合 料；
[0009] 步驟②、將混合料和去離子水混勻得漿料，向漿料中加入巾4?6mm氧化鋯球，球 磨漿料至漿料粒度D5tl不大于Iym，漿料過100?300目篩網(wǎng)，再除鐵后即得氧化鈹漿料； 按照重量比混合料：去離子水：巾4?6mm氧化錯(cuò)球=1 : 0. 3?1 : 4?10 ;
[0010] 步驟③、按照重量體積比氧化鈹漿料：丙烯酸：聚乙烯醇水溶液：丙三醇：油 酸：分散劑：正辛醇=IOOkg:Ikg: 5?IOL: 0? 2L: 0? 3L: 1?3L: 2?5L將其 它六種原料加入到氧化鈹漿料中混勻得混合漿料，再加入去離子水調(diào)節(jié)混合漿料的粘度為 3 ?5mPa.s;
[0011] 步驟④、將調(diào)節(jié)粘度后的混合漿料噴霧造粒得造粒料，再過100?200目篩網(wǎng)得到 成型用噴霧造粒料；
[0012] B、加壓成型；
[0013] C、燒結(jié)；
[0014] D、按要求磨加工，再切割成夾持桿。
[0015] 優(yōu)選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟A中③，所述的分散劑為硅酸 鈉、三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉、聚丙烯酸鈉或聚羧酸鈉中的任意一種。
[0016] 優(yōu)選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟A中③，所述的聚乙烯醇水溶液 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
[0017] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟A中③，所述的聚乙烯醇水溶液 的制備方法為：將聚乙烯醇溶于60?80°C的水中完全溶解后過200目篩網(wǎng)后冷卻即可。
[0018] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟A中④，所述的噴霧造粒的條件 為：進(jìn)口溫度190?250°C，出口溫度105?130°C，泵壓力0? 8?I. 2MPa，塔內(nèi)負(fù)壓保持 0 ?100PaD
[0019] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟B中，所述加壓成型的具體步驟 為：將步驟④所得成型用噴霧造粒料先干壓處理，制成毛坯，再等靜壓處理。
[0020] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟B中，所述的干壓處理的條件 為：壓力500?1000kg/cm2,保壓時(shí)間5?10s。
[0021] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟B中，所述的等靜壓處理的條件 為：最大壓力180?200MPa，保壓時(shí)間30?60s，一級(jí)泄壓時(shí)間15?30s，二級(jí)泄壓時(shí)間 10 ?30s〇
[0022] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，所述燒結(jié)的具體步驟為： 將步驟B等靜壓處理后的坯件分段燒結(jié)，第一段：從室溫升溫至600?650°C，升溫速率為 30?60°C/h;第二段：再升溫至1650?1700°C后保溫2?4h，升溫速率為80?120°C/ h;第三段：自然降溫后即可出爐，得到熟坯；將熟坯進(jìn)行復(fù)平處理。
[0023] 優(yōu)選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，所述的燒結(jié)采用推板隧道 窯燒結(jié)。
[0024] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，所述的復(fù)平處理為：將熟 坯重疊放置或單獨(dú)放置，在其上方放置5?IOkg的物體，控制溫度為1500°C。
[0025] 優(yōu)選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，當(dāng)重疊放置時(shí)，重疊高度 不高于30mm。
[0026] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟D具體分三個(gè)步驟：步驟一：加 工長、寬及厚度；步驟二：進(jìn)行拋光處理，控制表面粗糙度小于〇. 2 ;步驟三：按要求切割加 工成夾持桿。
[0027] 本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供了由上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方 法制備得到的氧化鈹陶瓷夾持桿。
[0028] 本發(fā)明方法通過對原料組成、結(jié)構(gòu)和性能的研宄，選用了新的原料，減少了有機(jī)揮 發(fā)物的使用，從而改變了傳統(tǒng)原料，優(yōu)化了材料配方，提高了產(chǎn)品的致密性。采用了濕法混 料取代傳統(tǒng)干法混料，保證了原料混合的均勻性和一致性；取消了煅燒工藝使原料活性得 以提高，降低了球磨難度和燒結(jié)溫度；配合配方，將原有的擠制成型改為干壓后再等靜壓的 方式，增加了毛坯的致密性和強(qiáng)度，從而使制備的產(chǎn)品質(zhì)量好、一致性高、水平穩(wěn)定。
【具體實(shí)施方式】
[0029] -種氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，包括以下步驟：
[0030] A、制備成型用噴霧造粒料：
[0031] 步驟①、按照重量比氧化鈹：三硅酸鎂=100 : 0. 5?0. 55將兩者混勻得混合 料；
[0032] 步驟②、將混合料和去離子水混勻得漿料，向漿料中加入巾4?6mm氧化鋯球，球 磨漿料至漿料粒度D5tl不大于Iym，漿料過100?300目篩網(wǎng)，再除鐵后即得氧化鈹漿料； 按照重量比混合料：去離子水：巾4?6mm氧化錯(cuò)球=1 : 0. 3?1 : 4?10 ;
[0033] 步驟③、按照重量體積比氧化鈹漿料：丙烯酸：聚乙烯醇水溶液：丙三醇：油 酸：分散劑：正辛醇=100kg:Ikg: 5?IOL: 0? 2L: 0? 3L: 1?3L: 2?5L將其 它六種原料加入到氧化鈹漿料中混勻得混合漿料，再加入去離子水調(diào)節(jié)混合漿料的粘度為 3 ?5mPa.s;
[0034] 步驟④、將調(diào)節(jié)粘度后的混合漿料噴霧造粒得造粒料，再過100?200目篩網(wǎng)得到 成型用噴霧造粒料；噴霧造粒的條件為：進(jìn)口溫度190?250°C，出口溫度105?130°C，泵 壓力0? 8?I. 2MPa，塔內(nèi)負(fù)壓保持0?IOOPa;
[0035] B、加壓成型：將步驟④所得成型用噴霧造粒料先干壓處理，制成毛坯，再等靜壓處 理；干壓處理的條件為：壓力500?1000kg/cm2,保壓時(shí)間5?IOs;等靜壓處理的條件為： 最大壓力180?200MPa，保壓時(shí)間30?60s，一級(jí)泄壓時(shí)間15?30s，二級(jí)泄壓時(shí)間10? 30s；
[0036] C、燒結(jié)：將步驟B等靜壓處理后的坯件采用推板隧道窯分段燒結(jié)，第一段：從室溫 升溫至600?650°C，升溫速率為30?60°C/h;第二段：再升溫至1650?1700°C后保溫 2?4h，升溫速率為80?120°C/h;第三段：自然降溫后即可出爐，得到熟坯；將熟坯進(jìn)行復(fù) 平處理；所述的復(fù)平處理為：將熟坯重疊放置或單獨(dú)放置，在其上方放置5?IOkg的物體， 控制溫度為1500°C;
[0037] D、磨加工：
[0038] ①粗加工：用精密平面磨床加工長度、寬度及厚度尺寸；
[0039] ②精加工：用研磨機(jī)、拋光機(jī)對瓷片進(jìn)行拋光處理，使得瓷片表面粗糙度小于 0. 2 ；
[0040] ③切割加工成夾持桿：用數(shù)控精密切割機(jī)切割成夾持桿，用耐磨金剛石砂輪對精 磨好的瓷片進(jìn)行開槽，再用金剛石砂輪進(jìn)行切割。
[0041] 具體的，上述制作方法步驟A中，所述的聚乙烯醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
[0042] 具體的，上述制作方法步驟A中，所述的聚乙烯醇水溶液的制備方法為：將聚乙烯 醇溶于60?80°C的水中完全溶解后過200目篩網(wǎng)后冷卻即可。
[0043] 優(yōu)選的，上述制作方法步驟C中，當(dāng)重疊放置時(shí)，重疊高度不高于30mm。
[0044] 由上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法制備得到的氧化鈹陶瓷夾持桿。
[0045] 燒結(jié)過程采用推板隧道窯一次性燒成，降低了產(chǎn)品的燒結(jié)難度、縮短了燒成周期、 減小人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用精密平面磨床對瓷片進(jìn)行粗磨，再經(jīng)行拋光，然后通過配備金剛 石砂輪的切割機(jī)將瓷片毛坯加工成夾持桿的方式加工氧化鈹陶瓷夾持桿，可以確保加工精 度，提高了加工效率及產(chǎn)品合格率。
[0046] 傳統(tǒng)擠制瓷桿工藝對夾持桿外形要求簡單，適合簡單且長的夾持桿制作；然而，隨 著科技的發(fā)展，客戶對夾持桿的致密性、外形、尺寸要求越來越高，傳統(tǒng)工藝已不能滿足要 求。
[0047] 為了滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對產(chǎn)品質(zhì)量、成本、時(shí)間等方面的要求，本發(fā)明工藝欲制備較大 尺寸的毛坯，再對毛坯進(jìn)行后續(xù)的切割加工來制備夾持桿，但是經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的配方、工藝 通過切割制備的產(chǎn)品具有致密性不一致、燒結(jié)溫度較高、產(chǎn)品熱導(dǎo)率偏低、晶粒尺寸過大、 產(chǎn)品表面粗糙度加工能力不足等缺點(diǎn)，所以，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：對原材 料配方進(jìn)行修改，采用濕法混料代替干法混料的方式，再配合干壓、等靜壓的壓制方式，采 用一次性燒結(jié)的方式等前期處理得到熟坯，使切割制備的夾持桿具有良好的性能，從而滿 足了現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。
[0048] 實(shí)施例采用的噴霧造粒機(jī)購自青海3419干燥廠，型號(hào)為D