一种新型气体吸收元件的批量化制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，属于电真空吸气元件制造技术领域。将吸气材料粉末与有机粘结剂混合均匀，形成注射喂料，采用注射成型方法将喂料包覆于金属支撑体上，注射样品经脱脂烧结，得到具有包芯结构的气体吸收元件。该批量化制备方法生产效率高，产品一致性好、性能稳定。

Batch preparation method of novel gas absorption element

The invention discloses a batch preparation method of a novel gas absorption element, which belongs to the technical field of the manufacture of the electric vacuum suction element. The getter material powder and organic binder mixture, formed by injection molding feedstock, injection molding method of feeding is coated on the metal support body, injection of the sample after degreasing sintering, absorbing element with gas core structure. The batch preparation method has the advantages of high production efficiency, good product consistency and stable performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电真空吸气元件制造
，具体涉及一种新型气体吸收元件的批量化制备方法。
技术介绍
吸气材料是一种通过物理和化学作用吸收活性气体来保证真空器件的真空品质及理想工作环境的特殊功能材料，通常为Zr、Ti及其合金材料。基于吸气材料制备的气体吸收元件在电真空领域的应用非常广泛，许多高端的国防军工、工业设备及电子产品必须借助气体吸收元件来获得更优异的性能，如电光源器件、粒子加速器、太阳能集热设备、石油运输管道、核裂变装置、惰性气体纯化、溅射离子泵、吸气剂泵、平板显示器(OLED/FED/LCD)、微电子机械系统/微光机电系统(MEMS/MOMES)器件等。随着真空器件的微小型化、精密化和批量化的发展趋势，对气体吸收元件提出了越来越高的一致性、可靠性和批量化要求。气体吸收元件的传统工艺制备通常采用粉浆涂覆法，制备效率低、产品一致性差。本专利技术采用粉末注射成型工艺，实现批量化制备一致性好、性能稳定的气体吸收元件。
技术实现思路
本专利技术针对传统工艺制备气体吸收元件效率低、产品一致性差的问题，提供了一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)将吸气材料粉末和有机粘结剂在惰性气体保护下混合均匀，制备成注射喂料，其中吸气材料粉末的体积分数为30～70％；(b)采用注射成型方法将步骤(a)中的喂料均匀包覆于表面沉积了一层致密耐高温绝缘层的金属丝或金属螺旋丝上；(c)将步骤(b)中制备的注射样品置于50～70℃的三氯乙烯中进行化学脱脂，化学脱脂时间为4～12h；(d)将步骤(c)中的化学脱脂样品置于真空烘箱内，在50～100℃的条件下烘烤1～5h；(e)将步骤(d)中的烘烤样品置于真空脱脂-烧结一体炉内，依次进行热脱脂和高温烧结，制备出具有包芯结构的吸气元件，其中，炉内真空度≤10-3Pa，热脱脂温度为500～700℃，时间为2～6h；高温烧结温度为800～1100℃，时间为10～60min。所述步骤(a)中的所述吸气材料粉末为Zr基或Ti基吸气材料，粒径为10～150μm。所述步骤(a)中的有机粘结剂为石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸的混合物，其中，石蜡的质量百分比为40～85％，高密度聚乙烯的质量百分比为5～20％，聚丙烯的质量百分比为5～20％，余量为硬脂酸。将Zr+ZrVMnCe复合吸气材料粉末与有机粘结剂混合均匀，制备成注射喂料，其中吸气粉末的体积分数为50％，有机粘结剂为石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸的混合物，四者质量比例为70％：10％：10％：10％。所述步骤(b)中的金属丝或金属螺旋丝的材质为Mo合金或W合金。所述步骤(b)中的耐高温绝缘层为玻璃粉与硝酸镁的混合物，厚度为50μm～300μm。本专利技术的优点在于：通过调整吸气材料粉末和有机粘结剂比例，可以控制喂料的粘度，结合后续真空烧结时的温度可以控制所制备气体吸收元件的孔隙率及强度；采用注射成型技术包覆在金属支撑体上制备出一定形状的吸气元件，产品的形状可根据实际需要进行灵活设计；产品的注射成型过程可由程控设备精确执行，可以保证产品的一致性和生产的高效性；通过将化学脱脂和真空热脱脂相结合，可以有效脱除产品中的有机粘结剂，避免了残余碳对吸气性能的影响并起到造孔作用。该方法制备气体吸收元件，可实现较大批量的生产，产品一致性良好。附图说明图1为新型气体吸收元件制备的工艺流程图；图2为一种典型气体吸收元件的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1新型气体吸收元件的工艺过程如图1所示，具体操作如下：(a)将Zr+ZrVMnCe复合吸气材料粉末与有机粘结剂混合均匀，制备成注射喂料，其中粉末的体积分数为50％，有机粘结剂为石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸的混合物，四者质量比例为70％：10％：10％：10％。(b)采用注射成型方法将步骤(a)中的喂料均匀包覆于表面沉积了耐高温绝缘材料的金属支撑体上；(c)将步骤(b)中制备的注射样品置于60℃的三氯乙烯中进行化学脱脂10h；(d)将步骤(c)中的化学脱脂样品置于80℃的真空烘箱内烘烤2h；(e)将步骤(d)中的烘烤样品置于真空脱脂-烧结一体炉内，炉内真空度P≤10-3Pa，先在600℃保温2h进行热脱脂，再在1000℃保温20min进行高温烧结，制备出气体吸收元件。该吸气元件的结构示意图如图2所示，该气体吸收元件由高温Mo丝1，耐高温绝缘层2和气体吸收层3组成。实施例2按照如图1所示的工艺流程，具体操作如下：(a)将Ti+Mo混合粉末与有机粘结剂混合均匀，制备成注射喂料，其中粉末的体积分数为50％，有机粘结剂为石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸的混合物，四者质量比例为70％：10％：10％：10％。(b)采用注射成型方法将步骤(a)中的喂料均匀包覆于表面沉积了耐高温绝缘材料的金属支撑体上；(c)将步骤(b)中制备的注射样品置于60℃的三氯乙烯中进行化学脱脂10h；(d)将步骤(c)中的化学脱脂样品置于80℃的真空烘箱内烘烤2h；(e)将步骤(d)中的烘烤样品置于真空脱脂-烧结一体炉内，炉内真空度P≤10-3Pa，先在600℃保温2h进行热脱脂，再在1020℃保温20min进行高温烧结，制备出气体吸收元件。该吸气元件的结构示意图如图2所示，该气体吸收元件由高温Mo丝1，耐高温绝缘层2和气体吸收层3组成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)将吸气材料粉末和有机粘结剂在惰性气体保护下混合均匀，制备成注射喂料，其中吸气材料粉末的体积分数为30～70％；(b)采用注射成型方法将步骤(a)中的注射喂料均匀包覆于表面沉积了一层致密耐高温绝缘层的金属丝或金属螺旋丝上；(c)将步骤(b)中制备的注射样品置于50～70℃的三氯乙烯中进行化学脱脂，化学脱脂时间为4～12h；(d)将步骤(c)中的化学脱脂样品置于真空烘箱内，在50～100℃的条件下烘烤1～5h；(e)将步骤(d)中的烘烤样品置于真空脱脂‑烧结一体炉内，依次进行热脱脂和高温烧结，制备出具有包芯结构的吸气元件，其中，炉内真空度≤10‑3Pa，热脱脂温度为500～700℃，时间为2～6h；高温烧结温度为800～1100℃，时间为10～60min。

【技术特征摘要】
1.一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)将吸气材料粉末和有机粘结剂在惰性气体保护下混合均匀，制备成注射喂料，其中吸气材料粉末的体积分数为30～70％；(b)采用注射成型方法将步骤(a)中的注射喂料均匀包覆于表面沉积了一层致密耐高温绝缘层的金属丝或金属螺旋丝上；(c)将步骤(b)中制备的注射样品置于50～70℃的三氯乙烯中进行化学脱脂，化学脱脂时间为4～12h；(d)将步骤(c)中的化学脱脂样品置于真空烘箱内，在50～100℃的条件下烘烤1～5h；(e)将步骤(d)中的烘烤样品置于真空脱脂-烧结一体炉内，依次进行热脱脂和高温烧结，制备出具有包芯结构的吸气元件，其中，炉内真空度≤10-3Pa，热脱脂温度为500～700℃，时间为2～6h；高温烧结温度为800～1100℃，时间为10～60min。2.根据权利要求1所述的一种新型气体吸收元件的批量化制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中的吸气材料粉末为Zr基或Ti基吸气材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑶华，崔建东，崔航，苑鹏，张艳，杨志民，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11