一種氧化鈹陶瓷夾持桿及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電子功能陶瓷材料技術領域，具體涉及一種氧化鈹陶瓷夾持桿及其制 作方法。
【背景技術】
[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 高的導熱系數、良好的絕緣性、抗熱沖擊性、較低的損耗和化學穩定性好的特點，所以廣泛 用于航天、航空核動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點，在電子對抗、雷達、通信和數 據傳輸等領域得到了廣泛的應用，在當今微波真空電子器件中占據著重要的地位。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定性與可靠性的主要因素。當螺旋線行波管工作 時，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有效地傳出， 會使螺旋線的溫度大幅度上升，當溫度過高時，會導致平均輸出功率的衰減，導致慢波損耗 的大幅增加，甚至還可能造成整個行波管的損壞。
[0004] 螺旋線行波管的慢波結構是由螺旋線、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，一是支撐旋線結構，使螺旋線得以妥善的固定在管殼內；二 是將螺旋線上的熱量向外導出，提供一個良好的散熱通道。
[0005] 目前，國內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助劑，排 膠時間長且氧化鈹陶瓷桿燒結后致密度較低，影響導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、氧化鈹陶瓷桿燒結困難，需要專門的防護用品和經驗豐富 的操作人員。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的第一個技術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，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，再加入去離子水調節混合漿料的粘度為 3 ?5mPa.s;
[0011] 步驟④、將調節粘度后的混合漿料噴霧造粒得造粒料，再過100?200目篩網得到 成型用噴霧造粒料；
[0012] B、加壓成型；
[0013] C、燒結；
[0014] D、按要求磨加工，再切割成夾持桿。
[0015] 優選的，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 的質量分數為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：進口溫度190?250°C，出口溫度105?130°C，泵壓力0? 8?I. 2MPa，塔內負壓保持 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，保壓時間30?60s，一級泄壓時間15?30s，二級泄壓時間 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，所述燒結的具體步驟為： 將步驟B等靜壓處理后的坯件分段燒結，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；將熟坯進行復平處理。
[0023] 優選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，所述的燒結采用推板隧道 窯燒結。
[0024] 具體的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，所述的復平處理為：將熟 坯重疊放置或單獨放置，在其上方放置5?IOkg的物體，控制溫度為1500°C。
[0025] 優選的，上述氧化鈹陶瓷夾持桿的制作方法，步驟C中，當重疊放置時，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具體分三個步驟：步驟一：加 工長、寬及厚度；步驟二：進行拋光處理，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] 本發明所要解決的第二個技術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] 本發明方法通過對原料組成、結構和性能的研宄，選用了新的原料，減少了有機揮 發物的使用，從而改變了傳統原料，優化了材料配方，提高了產品的致密性。采用了濕法混 料取代傳統干法混料，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度，從而使制備的產品質量好、一致性高、水平穩定。
【具體實施方式】
[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，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，再加入去離子水調節混合漿料的粘度為 3 ?5mPa.s;
[0034] 步驟④、將調節粘度后的混合漿料噴霧造粒得造粒料，再過100?200目篩網得到 成型用噴霧造粒料；噴霧造粒的條件為：進口溫度190?250°C，出口溫度105?130°C，泵 壓力0? 8?I. 2MPa，塔內負壓保持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,保壓時間5?IOs;等靜壓處理的條件為： 最大壓力180?200MPa，保壓時間30?60s，一級泄壓時間15?30s，二級泄壓時間10? 30s；
[0036] C、燒結：將步驟B等靜壓處理后的坯件采用推板隧道窯分段燒結，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；將熟坯進行復 平處理；所述的復平處理為：將熟坯重疊放置或單獨放置，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、拋光機對瓷片進行拋光處理，使得瓷片表面粗糙度小于 0. 2 ；
[0040] ③切割加工成夾持桿：用數控精密切割機切割成夾持桿，用耐磨金剛石砂輪對精 磨好的瓷片進行開槽，再用金剛石砂輪進行切割。
[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量分數為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目篩網后冷卻即可。
[0043] 優選的，上述制作方法步驟C中，當重疊放置時，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] 燒結過程采用推板隧道窯一次性燒成，降低了產品的燒結難度、縮短了燒成周期、 減小人員的勞動強度；采用精密平面磨床對瓷片進行粗磨，再經行拋光，然后通過配備金剛 石砂輪的切割機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品合格率。
[0046] 傳統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 著科技的發展，客戶對夾持桿的致密性、外形、尺寸要求越來越高，傳統工藝已不能滿足要 求。
[0047] 為了滿足現代生產對產品質量、成本、時間等方面的要求，本發明工藝欲制備較大 尺寸的毛坯，再對毛坯進行后續的切割加工來制備夾持桿，但是經發現，傳統的配方、工藝 通過切割制備的產品具有致密性不一致、燒結溫度較高、產品熱導率偏低、晶粒尺寸過大、 產品表面粗糙度加工能力不足等缺點，所以，本發明的發明人經過大量試驗后發現：對原材 料配方進行修改，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 足了現代生產的要求。
[0048] 實施例采用的噴霧造粒機購自青海3419干燥廠，型號為D