本發(fā)明涉及一種新型電加熱型吸氣元件的制備方法，屬于電真空吸氣元件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

吸氣材料能夠通過(guò)物理或化學(xué)吸附作用吸收真空器件中的殘余活性氣體或器件使用過(guò)程中釋放的活性氣體，提高真空系統(tǒng)的極限真空水平，避免氣體與精密元件反應(yīng)導(dǎo)致污染或氣體阻尼過(guò)大等負(fù)面作用，達(dá)到維持真空設(shè)備或密封器件真空品質(zhì)與理想工作環(huán)境的目的。

在使用過(guò)程中，一般要求吸氣元件具備優(yōu)良的吸氣性能和強(qiáng)度性能，同時(shí)安裝工藝簡(jiǎn)單，滿足這些要求除了與吸氣材料本身特性有關(guān)外，更與吸氣元件的制備工藝有直接關(guān)聯(lián)。在吸氣材質(zhì)確定的前提下，吸氣元件的制備工藝是影響元件吸氣性能、強(qiáng)度性能的決定因素。將吸氣材料制成吸氣元件的方法有多種，主要有以下幾類：

(1)合金直接破碎法，采用此種方法即將吸氣合金熔煉、破碎、制粉、壓制成型后直接使用。采用此種方法制備吸氣元件工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本較低，但缺點(diǎn)是吸氣元件機(jī)械強(qiáng)度很差，在振動(dòng)條件下使用容易掉粉。

(2)粉末冶金工藝，該工藝是將吸氣合金粉末采用模壓或等靜壓技術(shù)壓制成型，或者與成型劑混和調(diào)制成漿狀直接涂覆在熱絲或器件表面成型，然后經(jīng)過(guò)高溫、高真空燒結(jié)而制得吸氣元件。由于吸氣元件經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較好，適用范圍寬。但該工藝不適用于脆性合金粉末，如鋯釩鐵、鋯鋁等，且工藝過(guò)程較復(fù)雜，影響因素多，成本相對(duì)較高。

(3)注射成型法，用粉末注射成型的方法制備吸氣元件，形狀和質(zhì)量一致性高，批生產(chǎn)能力強(qiáng)，但該工藝需要經(jīng)過(guò)原料混煉、注射、兩步脫脂、高真空燒結(jié)等多步工藝過(guò)程，制備工藝較為繁瑣，并且對(duì)吸氣材料也有一定的選擇性。

(4)真空鍍膜法，隨著電真空器件不斷的小型化、微型化，利用傳統(tǒng)制備方法制備出來(lái)的吸氣元件難以滿足電真空器件小型化、微型化的要求，因此利用鍍膜的方式來(lái)制備吸氣元件，此方法制備出來(lái)的吸氣元件具有體積小、激活溫度低、圖形化等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于小微型真空器件。

對(duì)于電加熱型吸氣元件，傳統(tǒng)的制備方法一般為粉末冶金或注射成型工藝，元件自身內(nèi)置加熱絲用于加熱激活吸氣材料，熱絲兩端作為電極和固定支架與真空器件連接。由于吸氣元件在使用過(guò)程中要加熱激活，熱絲需經(jīng)過(guò)多次高溫低溫?zé)嵫h(huán)，加熱絲較細(xì)，直徑一般位于0.1～0.5mm之間，而熱子本身也有一定重量，在受到大的沖擊和強(qiáng)振動(dòng)時(shí)很容易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)已有制備工藝存在的不足，提供一種新型電加熱型吸氣元件的制備方法。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易控制，還可以克服現(xiàn)有吸氣元件掉粉、裝配不便、斷絲等缺點(diǎn)，采用該方法制備的吸氣元件具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和加工精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種新型電加熱型吸氣元件的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備吸氣合金材料：將破碎后的吸氣合金采用振篩機(jī)篩分，得到位于上、下層兩個(gè)篩網(wǎng)之間的特定粒徑范圍的吸氣合金粉末；以下層篩網(wǎng)的孔徑為標(biāo)準(zhǔn)特制成與燒杯配合為一體的篩網(wǎng)，將該粒徑范圍的吸氣合金粉末平鋪在篩網(wǎng)上，向燒杯中注入無(wú)水乙醇以沒過(guò)吸氣合金粉末；將燒杯放置在超聲波容器中進(jìn)行超聲處理，處理完畢的吸氣合金粉末待無(wú)水乙醇揮發(fā)后在真空烘箱中以80℃×3h的工藝烘干備用；

(2)制備金屬合金管：采用激光或機(jī)械打孔在金屬合金管壁上打出多個(gè)直徑為1-100μm的微孔，具體方法為：沿管壁的軸向打出一排微孔，再轉(zhuǎn)動(dòng)金屬合金管依次沿徑向打出同樣的微孔，各個(gè)微孔之間間隔一定距離，這些微孔排列成點(diǎn)陣網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，打完孔的金屬合金管用超聲波清洗后晾干備用；

(3)制備吸氣元件：將合金管一頭用夾具直接夾緊，或者將鎳條或鎳絲插入管內(nèi)2-3mm再用夾具直接夾緊，之后用點(diǎn)焊機(jī)焊接牢固，從合金管的另一端灌裝步驟(1)得到的吸氣合金粉末，灌裝完畢，同樣用夾具直接夾緊或者插入鎳絲或鎳條夾緊并焊接牢固，制得吸氣元件。

其中，所述步驟(1)中的超聲處理方式為：每處理3分鐘停歇2分鐘，重復(fù)進(jìn)行3次；之后換取新的無(wú)水乙醇重復(fù)上述操作。

其中，所述吸氣合金為ZrAl16、ZrVFe、ZrVMn等，經(jīng)所述步驟(1)處理后的吸氣合金粉末的粒徑范圍為50-150μm。

所述吸氣合金粉末的粒徑范圍大于管壁微孔的直徑。所述吸氣合金粉末在 金屬合金管內(nèi)的填充密度為3-5.5mg/mm³，在需要較大的填充密度時(shí)，可以在所述步驟(3)中灌裝吸氣合金粉末時(shí)采用壓針插入金屬合金管對(duì)吸氣合金粉末進(jìn)行沖壓。

所述金屬合金管管壁上微孔之間的間距可以任意選定，微孔總面積占合金管總表面積的5％以上。

所述金屬合金管的直徑為1-10mm，管壁厚度為10-100μm。所述金屬合金管材料為具有加熱功能的鎳鉻合金或鐵鉻鋁合金，金屬合金管的橫截面為圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形、菱形或正多邊形。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的吸氣元件制備過(guò)程中不需要脫脂、高真空燒結(jié)等工藝步驟，制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易操作；由于吸氣合金沒有經(jīng)過(guò)燒結(jié)，材料具有較大的比表面積和孔隙度，吸氣性能優(yōu)良；吸氣元件外部是金屬管套，整體強(qiáng)度很高，因此對(duì)吸氣材料沒有限制，吸氣材料可選擇范圍寬，且能夠適應(yīng)強(qiáng)烈的沖擊、振動(dòng)、摩擦等惡劣環(huán)境；吸氣元件一體成型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸易調(diào)且能精確控制，適合批量化制備。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的新型電加熱型吸氣元件的具體實(shí)施方式及優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例1

將破碎后的鋯釩鐵吸氣合金采用振篩機(jī)篩分出粒徑范圍53～89μm的粉末，將特制的孔徑0.053mm的篩網(wǎng)架在燒杯上，與燒杯配合為一體，將粉末平鋪在篩網(wǎng)上，向燒杯中注入無(wú)水乙醇以沒過(guò)吸氣合金粉末，放置燒杯在超聲波容器中進(jìn)行超聲處理，每處理3分鐘停歇2分鐘，重復(fù)進(jìn)行3次，之后換取新的無(wú)水乙醇重復(fù)上述步驟3次，處理完畢的粉末待無(wú)水乙醇揮發(fā)后在真空烘箱中以80℃×3h的工藝烘干。然后將管套截面為圓形、直徑為1mm、管壁厚度為10μm的鎳鉻合金管截成長(zhǎng)度10mm的短管，采用激光打孔沿管壁的軸向打出一排直徑30μm的微孔，再轉(zhuǎn)動(dòng)管子依次沿徑向打出同樣的孔，徑向間距0.1mm，微孔總面積占合金管總表面積的8％；打完孔的合金管用超聲波清洗后晾干。將鎳絲插入管內(nèi)2mm再用夾具直接夾緊，之后用點(diǎn)焊機(jī)焊接牢固，從合金管的另一端灌裝吸氣合金粉末，采用壓針由上端插入金屬管對(duì)吸氣合金粉末進(jìn)行沖壓，灌裝完畢，同樣插入鎳絲夾緊并焊接牢固，制得吸氣元件。該元件的填充密度為 5.0mg/mm³。吸氣元件在400℃條件下激活后第十分鐘吸氣速率高達(dá)4417Pa.ml/g，具有良好的吸氣性能。吸氣元件在沖擊加速度500g的沖擊實(shí)驗(yàn)下和頻率范圍20～2000Hz、功率譜密度0.12g²/Hz的隨機(jī)振動(dòng)條件下，在10倍放大鏡下觀察沒有掉粉、斷絲現(xiàn)象。

實(shí)施例2

將破碎后的鋯釩錳吸氣合金采用振篩機(jī)篩分出粒徑范圍104～150μm的粉末，將特制的孔徑0.104mm的篩網(wǎng)架在燒杯上，與燒杯配合為一體，將粉末平鋪在篩網(wǎng)上，向燒杯中注入無(wú)水乙醇以沒過(guò)吸氣合金粉末，放置燒杯在超聲波容器中進(jìn)行超聲處理，每處理3分鐘停歇2分鐘，重復(fù)進(jìn)行3次，之后換取新的無(wú)水乙醇重復(fù)上述步驟3次，處理完畢的粉末待無(wú)水乙醇揮發(fā)后在真空烘箱中以80℃×3h的工藝烘干。然后將管套截面為橢圓形、直徑為5mm、管壁厚度為40μm的鎳鉻合金管截成長(zhǎng)度12mm的短管，采用機(jī)械打孔沿管壁的軸向打出一排直徑80μm的微孔，再轉(zhuǎn)動(dòng)管子依次沿徑向打出同樣的孔，徑向間距0.15mm，微孔總面積占合金管總表面積的15％；打完孔的合金管用超聲波清洗后晾干。將鎳條插入管內(nèi)2mm再用夾具直接夾緊，之后用點(diǎn)焊機(jī)焊接牢固，從合金管的另一端灌裝吸氣合金粉末，灌裝完畢，同樣插入鎳條夾緊并焊接牢固，制得吸氣元件。該元件的填充密度為3.4mg/mm³。吸氣元件在500℃條件下激活后第十分鐘吸氣速率高達(dá)5028Pa.ml/g，具有良好的吸氣性能。吸氣元件在沖擊加速度500g的沖擊實(shí)驗(yàn)下和頻率范圍20～2000Hz、功率譜密度0.12g²/Hz的隨機(jī)振動(dòng)條件下，在10倍放大鏡下觀察沒有掉粉、斷絲現(xiàn)象。

實(shí)施例3

將破碎后的鋯鋁吸氣合金采用振篩機(jī)篩分出粒徑范圍74～120μm的粉末，將特制的孔徑0.074mm的篩網(wǎng)架在燒杯上，與燒杯配合為一體，將粉末平鋪在篩網(wǎng)上，向燒杯中注入無(wú)水乙醇以沒過(guò)吸氣合金粉末，放置燒杯在超聲波容器中進(jìn)行超聲處理，每處理3分鐘停歇2分鐘，重復(fù)進(jìn)行3次，之后換取新的無(wú)水乙醇重復(fù)上述步驟3次，處理完畢的粉末待無(wú)水乙醇揮發(fā)后在真空烘箱中以80℃×3h的工藝烘干。然后將管套截面為圓形、直徑為8mm、管壁厚度為60μm的鐵鉻鋁合金管截成長(zhǎng)度7mm的短管，采用激光打孔沿管壁的軸向打出一排直徑50μm的微孔，再轉(zhuǎn)動(dòng)管子依次沿徑向打出同樣的孔，徑向間距0.1mm，微孔總面積占合金管總表面積的30％；打完孔的合金管用超聲波清洗后晾干。直接用夾具夾緊，之后用點(diǎn)焊機(jī)焊接牢固，從合金管的另一端灌裝吸氣合金粉末， 灌裝完畢，同樣夾緊并焊接牢固，制得吸氣元件。該元件的填充密度為4.05mg/mm³。吸氣元件在700℃條件下激活后第十分鐘吸氣速率高達(dá)4157Pa.ml/g，具有良好的吸氣性能。吸氣元件在沖擊加速度500g的沖擊實(shí)驗(yàn)下和頻率范圍20～2000Hz、功率譜密度0.12g²/Hz的隨機(jī)振動(dòng)條件下，在10倍放大鏡下觀察沒有掉粉、斷絲現(xiàn)象。