氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺、弹性体及应用制造技术

本发明专利技术公开了氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺、弹性体及应用，涉及表面处理技术领域，包括以下步骤：将合金材料消除应力后第一次抛光、表面离子氮化处理和第二次抛光。本发明专利技术中通过对表面处理工艺过程中参数进行控制，从而提升弹性体的防氢脆性能和屈服强度，以提升弹性体的性能，尤其是增加弹性模量，提升了芯体的迟滞、线性、重复性等性能。重复性等性能。重复性等性能。

【技术实现步骤摘要】
氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺、弹性体及应用


[0001]本专利技术属于传感器
，具体是氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺、弹性体及应用。

技术介绍

[0002]现有氢能压力变送器一般采用扩散硅、陶瓷、蓝宝石芯体，或者玻璃微熔工艺的芯体，材料没有经过特殊表面处理，导致后期出现密封不良缺陷、蠕变、迟滞、容易老化、产品长期稳定性差，使用寿命短等问题，更致命的是材料容易氢渗而产生氢脆、氢裂等隐患，容易造成大的安全事故；芯体采用的普通的材质，在应用中经受不了氢渗侵蚀，使用寿命短；产品体积大，封装工艺复杂，生产成本高，量产困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
[0004]本专利技术还提供了上述表面处理工艺处理后的弹性体。
[0005]本专利技术还提供了一种氢压力传感器芯体。
[0006]具体如下，本专利技术第一方面提供了氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，包括以下步骤：将合金材料消除应力后第一次抛光、表面离子氮化处理和第二次抛光；所述表面离子氮化处理由以下阶段组成：第一阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为50Pa~80Pa，时间为3h~5h；第二阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为100Pa~150Pa，时间为20h~64h；第三阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为10Pa~20Pa，时间为1h~3h。
[0007]根据本专利技术氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：本专利技术的表面处理工艺，先将合金材料消除应力，再通过离子氮化处理提升合金材料的屈服强度、耐磨性和疲劳强度；本专利技术还通过对离子氮化处理的温度、气体压力和时间进行控制，从而有效的控制氮势，进而有效控制渗氮质量，从而使得最终形成的渗氮材料的耐氢渗性能；在离子氮化处理的第一阶段，利用较大的氨气分压对合金材料清洁，有利于提升合金材料表面活性；而在第二阶段，将氮气的分压提升，增加氮势，实现对合金材料的表面渗氮处理；最后在第三阶段，再次降低氮气分压，从而提升了渗氮层的渗氮均一性；本专利技术通过对氮气分压的控制，从而最终制得的屈服强度高且耐氢渗性能好的合金材料。
[0008]同时，本专利技术通过对离子氮化处理，制得了渗氮层（渗氮层的厚度为0.08mm~
0.2mm）；从而提升了合金材料的耐磨性能和屈服强度性能，从而进一步提升了弹性体的性能。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述消除应力的方法包括调质、退火处理和固溶热处理中的至少一种。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述固溶热处理的温度为1000℃~1100℃。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述固溶热处理的时间为1h~2h。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述固溶热处理后冷却。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光后表面粗糙度为0.04μm~0.06μm。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光由减薄工艺和聚氨酯白皮抛光处理组成。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述减薄工艺为采用砂轮对合金材料进行加工。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述减薄工艺的加工量为30μm~50μm。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述减薄工艺的时间为5min~10min。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述减薄工艺后表面粗糙度达到Ra0.2μm。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光中聚氨酯白皮的硬度为60度~70度。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光中聚氨酯白皮的硬度为65度。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光中聚氨酯白皮抛光处理的加工量为3μm~5μm。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光中聚氨酯白皮抛光处理的时间为5min~10min。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一次抛光中聚氨酯白皮抛光处理后表面粗糙度为Ra0.04μm~0.06μm。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光由粗抛和聚氨酯白皮抛光组成。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述粗抛的时间为5min~10min。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述粗抛的加工量为8μm~12μm。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述粗抛后表面粗糙度为Ra0.04μm ~0.06μm。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光中聚氨酯白皮的硬度为60度~70度。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光中聚氨酯白皮的硬度为65度。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光中聚氨酯白皮抛光处理的加工量为3μm~5μm。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光中聚氨酯白皮抛光处理的时间为5min~10min。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光中聚氨酯白皮抛光处理后表面粗糙度在Ra0.01μm以下。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二次抛光后粗糙度在10nm以下。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理过程中阴极电压为600V～700V。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理过程中氨气流量为80mL/min～100mL/min。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第一阶段的温度为500℃~540℃。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的温度为550℃~580℃。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第三阶段的温度为500℃~530℃。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第一阶段的氨气压力为150Pa~200Pa。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第一阶段的氮气压力为50Pa~60Pa。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的氨气压力为100Pa~160Pa。
[0042]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的氮气压力为120Pa~150Pa。
[0043]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的时间为20h~40h。
[0044]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的时间为20h~30h。
[0045]根据本专利技术的一些实施方式，所述表面离子氮化处理第二阶段的时间为20h~24h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：将合金材料消除应力后第一次抛光、表面离子氮化处理和第二次抛光；所述表面离子氮化处理由以下阶段组成：第一阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为50Pa~80Pa，时间为3h~5h；第二阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为100Pa~150Pa，时间为20h~64h；第三阶段：温度为500℃~600℃；氨气压力为100Pa~200Pa，氮气压力为10Pa~20Pa，时间为1h~3h。2.根据权利要求1所述的氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，其特征在于，所述第一次抛光后表面粗糙度为0.04μm~0.06μm。3.根据权利要求1所述的氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，其特征在于，所述第二次抛光后粗糙度在10nm以下。4.根据权利要求1所述的氢压力传感器芯体弹性体的表面处理工艺，其特征在于，所述合金材料的材质为铬钼合金、3J21弹性合金、SUS316L奥氏体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄武，熊敏，
申请(专利权)人：松诺盟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：