【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气介超声换能器，具体涉及一种气介超声换能器匹配层材料及其制备方法。
技术介绍
1、气介换能器的匹配层通常由塑料或环氧树脂材料制成。通过对其材料和厚度的选择，有助于保护压电元器件免受环境影响，改善从换能器到介质的声能穿透。气介超声换能器和固介、液介换能器的主要区别或难点在于匹配方面，由于空气的声阻抗低(较液体和固体材料)，仅约400rayl(rayl声阻抗单位，等同kg/(m^2*s)，而换能器的核心部件压电陶瓷或金属部件的声阻抗在1*107～3*107rayl，这和气体的声阻抗相差太大，根据声传播特性理论，常用换能器的声能量无法有效的辐射出去，所以必须要在换能器辐射面前加一层低声阻抗的匹配材料。
2、根据材料声阻抗值从高到低的分布，匹配材料可以分为三段：高段配材料是指材料声阻抗值大于10mrayl；中段配材料是指材料声阻抗值位于3.5mrayl和10mrayl之间；低段匹配材料是指材料声阻抗值低于3.5mrayl。金属(如铝、不锈钢)、石、玻璃及其他无机非金属材料属于高配材料范畴；塑料、聚氯乙烯及有机玻璃等属于低段匹配材料范畴；中段匹配材料是无天然存在的，较为常用的匹配层材料有多孔聚丙烯、聚氨酯、硅橡胶和硅气凝胶等，这些材料具有高孔隙率和低声阻抗的特性，同时具有衰减大、难加工、无法黏接、不耐压等缺点，因此并不是首选的匹配层材料。
3、1.目前匹配层材料在配方选型上一般选用低粘度、润湿性能好的环氧树脂作为基体，氧化钨、二氧化钛、二氧化硅等作为填料(如文献“朱颗，超声波换能器声阻抗梯度匹配层理论
4、匹配层材料在工艺制作上一般选用浇注法、真空搅拌法，如专利cn116105814a(专利技术名称：一种表用超声波传感器制作方法)、文献(张浩,赵旭,曾涛，材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制[j]无损检测，2022，44(1)：60-62)，但这两种方法制备的匹配层致密度与一致性较差，声阻抗不易调节，不能有效提高声波能量的透射效率。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种气介超声换能器匹配层材料及其制备方法，该方法制备的匹配层材料致密性与一致性好，微球的填充率高。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：按重量份数计，该匹配层材料包括如下组分：
4、
5、所述空心玻璃微珠的粒径为25-95μm，空心玻璃微珠真密度0.125-0.6g/cm3。
6、所述固化剂为酸酐类固化剂；所述消泡剂为破泡聚硅氧烷溶液；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述促进剂为环氧固化剂。
7、该匹配层材料的致密度与一致性较好，材料密度为0.540-0.580g/cm3，材料声速2000～2400m/s。
8、所述气介超声换能器匹配层材料的制备方法，具体包括如下步骤：
9、(1)填模：准备好浸渍模具，利用振动试验机将空心玻璃微珠填充至浸渍模具内，边填充边震荡，以使填充密实；
10、(2)预热：待模具内空心玻璃微珠填实后，将浸渍模具和环氧树脂、固化剂一同放入烘箱内预热；
11、(3)将所述匹配层材料中的环氧树脂、固化剂、消泡剂、偶联剂和促进剂按照配比装入离心搅拌机内，在离心搅拌机内搅拌脱泡，搅拌后得到树脂混合料；
12、(4)真空浸渍：将已经预热至105℃的真空浸渍模具置于容器中，将搅拌机中的树脂混合料倒入容器(托盘)内，将真空浸渍模具顶部通过气管与真空泵连接，打开真空泵，等待树脂被抽到模具内；
13、(5)预固化：抽至浸渍模具内树脂混合料覆盖空心玻璃微珠后，关闭真空泵；然后进行预固化处理；
14、(6)脱模固化：待步骤(5)初步固化完毕后所得样品从浸渍模具内部脱出，再经固化处理后即得到所述气介超声换能器匹配层材料。
15、上述步骤(2)中，预热温度105℃，预热时间0.5小时。
16、上述步骤(3)中，搅拌脱泡时间为5-30mim。
17、上述步骤(5)中，所述预固化处理为：先在95-105℃固化1h-3h，再在120-140℃固化1-3h。
18、上述步骤(6)中，固化温度150-170℃，固化时间2-5h。
19、本专利技术设计原理及有益效果如下：
20、1、本专利技术制作了满足要求的声阻抗匹配材料，材料性能要求：密度400～600kg/m3；声速2000～2400m/s。
21、2、本专利技术解决目前工艺致密性与一致性不好的问题。
22、3、本专利技术匹配层材料为环氧树脂+空心玻璃微珠+硅烷偶联剂+消泡剂+促进剂。其中空心玻璃微珠具有质量小、导热系数低、分散性、流动性、稳定性好等优点，是一种较为理想的超轻质填充材料。为提高轻质填料(空心玻璃微珠)的添加效果，采用合适量的表面处理剂即偶联剂对其表面进行处理。偶联剂起一种中间桥梁的作用，把空心玻璃微珠和树脂通过化学力紧密地结合在一起，从根本上增进两者间的粘接力，从而提高了复合材料的性能。
23、4、本专利技术采用了真空浸渍法将空心玻璃微珠填入成型模具中，然后模具抽真空，同时吸入树脂，使微球间的空隙完全充满树脂，最后固化定型。这种工艺对比模压法所要求的设备简单、工艺条件容易控制，且该方法制得的匹配层材料致密性与一致性好，微球的填充率高。
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1.一种气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：按重量份数计，该匹配层材料包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠的粒径为25-95μm，空心玻璃微珠真密度0.125-0.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：所述固化剂为酸酐类固化剂；所述消泡剂为破泡聚硅氧烷溶液；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述促进剂为环氧固化剂。
4.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：该匹配层材料的致密度与一致性较好，材料密度为0.540-0.580g/cm3，材料声速2000-2400m/s。
5.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料的制备方法，其特征在于：该方法为真空浸渍法，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的气介超声换能器匹配层材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，预热温度105℃，预热时间0.5小时。
7.根据权利要求5所述的气介超声换能器匹配层材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，搅拌脱泡时间为
8.根据权利要求5所述的气介超声换能器匹配层材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述预固化处理为：先在95-105℃固化1h-3h，再在120-140℃固化1-3h。
9.根据权利要求5所述的气介超声换能器匹配层材料的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，固化温度150-170℃，固化时间2-5h。
...【技术特征摘要】
1.一种气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：按重量份数计，该匹配层材料包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠的粒径为25-95μm，空心玻璃微珠真密度0.125-0.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：所述固化剂为酸酐类固化剂；所述消泡剂为破泡聚硅氧烷溶液；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述促进剂为环氧固化剂。
4.根据权利要求1所述的气介超声换能器匹配层材料，其特征在于：该匹配层材料的致密度与一致性较好，材料密度为0.540-0.580g/cm3，材料声速2000-2400m/s。
5.根据权利要求1所述的气介超声换能器...
【专利技术属性】
技术研发人员：周子龙，黄国华，肖龙，王春凤，顾佳铭，
申请(专利权)人：浙江嘉康电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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