專利名稱：耐高溫腐蝕的超聲波工具頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于超聲波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適合在高溫下使用且成本 相對(duì)較低的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭。
背景技術(shù)：
高能超聲具有獨(dú)特的聲學(xué)效應(yīng)。利用超聲波處理改善金屬凝固組織、提高 力學(xué)性能是一種最新的、有效的方法。在金屬凝固過程中引入超聲振動(dòng)，凝固 組織就會(huì)從粗大的柱狀晶變?yōu)榫鶆蚣?xì)等軸晶，金屬的宏觀及微觀偏析均得到改
善。如錫銻(Sn-Sb)合金是較為廣泛應(yīng)用的軸承材料，通過超聲處理細(xì)化其晶粒 將有效提高其力學(xué)性能和耐磨性能。
在超聲處理中，超聲波工具頭起到將超聲波發(fā)射到熔融液體金屬中去的作 用。超聲波工具頭會(huì)受到高溫液體金屬和超聲波空化腐蝕的雙重影響。尤其是 高溫液體金屬，相當(dāng)于一種強(qiáng)烈的金屬腐蝕劑，對(duì)超聲波工具頭的腐蝕速度很 快。通常情況下，就算是最昂貴的鈦合金超聲波工具頭，在鋁合金熔體中累計(jì) 工作IO小時(shí)左右就開始出現(xiàn)肉眼可見的腐蝕痕跡，幾十小時(shí)后就會(huì)形成大小不 等的腐蝕孔，然后腐蝕孔不斷擴(kuò)大、擴(kuò)張，導(dǎo)致超聲波工具頭的振動(dòng)頻率發(fā)生 偏移，發(fā)射效率下降，使用壽命基本不會(huì)超過100小時(shí)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要解決原有的超聲波工具頭在高溫熔融液體金屬中使用會(huì)受 到快速腐蝕，導(dǎo)致振動(dòng)頻率發(fā)生偏移，發(fā)射效率下降，使用壽命很短的技術(shù)問 題；提供一種在高溫熔融液體金屬中使用不會(huì)受到腐蝕，確保振動(dòng)頻率穩(wěn)定， 提高發(fā)射效率，延長使用壽命的超聲波工具頭。本實(shí)用新型同時(shí)解決原有的超聲波工具頭為了耐高溫而采用昂貴的鈦合金 材料，成本很高的技術(shù)問題；提供一種不需要采用昂貴的鈦合金材料，也能適 合在高溫環(huán)境中使用，降低成本的超聲波工具頭。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本實(shí)用 新型包括工具頭本體，所述的工具頭本體的外周鍍有一層陶瓷層。陶瓷具有很 好的耐高溫性能，鍍有陶瓷層的超聲波工具頭，由于受陶瓷層的保護(hù)，不會(huì)在 高溫熔融液體金屬中輕易受到腐蝕，從而確保超聲波工具頭的振動(dòng)頻率穩(wěn)定、 不偏移，提高發(fā)射效率。超聲波工具頭的使用壽命也得到大大延長，可使用數(shù) 百小時(shí)以上。這樣的超聲波工具頭可工作在80(TC以上。而且超聲波工具頭本體 不需要采用昂貴的鈦合金材料，只需采用相對(duì)廉價(jià)的耐高溫材料，有效降低成 本。若用一般的耐高溫耐腐蝕材料進(jìn)行包裹保護(hù)是行不通的。因?yàn)槌暡üぞ?頭要做高頻小振幅震動(dòng)，震動(dòng)加速度極大。又由于保護(hù)材料一般質(zhì)量較大，在 很大的震動(dòng)加速度條件下，剝離力輕易就會(huì)超過結(jié)合強(qiáng)度，導(dǎo)致保護(hù)材料很快 脫落。而且較大的質(zhì)量也會(huì)影響超聲波工具頭本身的振動(dòng)特性。
作為優(yōu)選，所述的陶瓷層的厚度小于等于200um。超聲波工具頭外的陶瓷 層鍍得很薄，和工具頭本體結(jié)合得很牢，不會(huì)被超聲波震脫，也不影響超聲波 本身的振動(dòng)。
作為優(yōu)選，所述的工具頭本體呈圓棒或方棒或橫截面呈多邊形的棒體。在 空間受限制的特殊情況下，超聲波工具頭也可設(shè)計(jì)成其他形狀，同樣可達(dá)到發(fā) 射超聲波的目的。
作為優(yōu)選，所述的工具頭本體的側(cè)面設(shè)有若干相間隔的溝槽。以提高超聲 波工具頭的發(fā)射效率和均勻性。作為優(yōu)選，所述的工具頭本體的前端頭為正錐形頭或倒錐形頭。正錐形頭， 可擴(kuò)大超聲波振動(dòng)的輻射面，提高發(fā)射效率和功率。倒錐形頭，起到聚能超聲 波的作用，提高超聲波功率密度。
作為優(yōu)選，所述的工具頭本體的后端頭設(shè)有法蘭盤。適合用于特殊的需要密 閉或固定的場(chǎng)合。
為優(yōu)選，所述的工具頭本體的后端頭連接有變幅桿，變幅桿再與超聲波換 能器相連，超聲波換能器與驅(qū)動(dòng)電源電連接。驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)超聲波換能器作超 聲波振動(dòng)，變幅桿放大振幅，再將超聲波振動(dòng)能量傳遞給超聲波工具頭。
作為優(yōu)選，所述的工具頭本體為合金鋼材料。合金鋼材料也是種耐高溫材 料，但耐高溫性能次于鈦合金，更次于陶瓷材料，但其與鈦合金相比，價(jià)格相 對(duì)低廉。超聲波工具頭內(nèi)為合金鋼材料，外為陶瓷材料，既確保耐高溫、不被 腐蝕，又有效降低成本。
本實(shí)用新型的有益效果是通過在相對(duì)廉價(jià)的工具頭本體外鍍上陶瓷層， 實(shí)現(xiàn)超聲波工具頭在高溫熔融液體金屬中使用也不會(huì)受到腐蝕，確保其振動(dòng)頻 率穩(wěn)定，提高發(fā)射效率，延長使用壽命，降低成本。


圖1是本實(shí)用新型的一種軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實(shí)用新型的又一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實(shí)用新型的又一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實(shí)用新型的又一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).工具頭本體，2.陶瓷層，3.溝槽，4.正錐形頭，5.倒錐形頭，6.法蘭盤，7.變幅桿，8.超聲波換能器，9.驅(qū)動(dòng)電源。
具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的 說明。
實(shí)施例h本實(shí)施例的一種超聲波工具頭，如圖1所示，包括工具頭本體1， 工具頭本體1呈圓棒，工具頭本體1的外周鍍有一層陶瓷層2，陶瓷層2的材料 采用耐熱陶瓷，陶瓷層的厚度為50um，工具頭本體1采用合金鋼材料。
當(dāng)然工具頭本體也可呈方棒或橫截面呈多邊形的棒體。 工具頭本體外周鍍上陶瓷層，采用的是物理氣相沉積的方法。是指在真空
條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使 被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場(chǎng)的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng) 產(chǎn)物沉積在工件上。具體地可以用以下三種方法實(shí)現(xiàn)
增強(qiáng)型磁控陰極弧陰極弧技術(shù)是在真空條件下，通過低電壓和高電流將
耙材離化成離子狀態(tài)，從而完成薄膜材料的沉積。增強(qiáng)型磁控陰極弧利用電磁 場(chǎng)的共同作用，將靶材表面的電弧加以有效地控制，使材料的離化率更高，薄 膜性能更加優(yōu)異。
過濾陰極弧過濾陰極電弧配有高效的電磁過濾系統(tǒng)，可將離子源產(chǎn)生的 等離子體中的宏觀粒子、離子團(tuán)過濾干凈，經(jīng)過磁過濾后沉積粒子的離化率為
100%，并且可以過濾掉大顆粒，因此制備的薄膜非常致密和平整光滑，抗腐蝕
性能好，與機(jī)體的結(jié)合力很強(qiáng)。
磁控濺射在真空環(huán)境下，通過電壓和磁場(chǎng)的共同作用，以被離化的惰性 氣體離子對(duì)靶材進(jìn)行轟擊，致使靶材以離子、原子或分子的形式被彈出并沉積 在基件上形成薄膜。根據(jù)使用的電離電源的不同，導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料均可作為靶材被濺射。
實(shí)施例2:本實(shí)施例的一種超聲波工具頭，如圖2所示，工具頭本體l的側(cè)
面有多個(gè)相間隔的溝槽3，陶瓷層2的材料采用多元金屬陶瓷材料，陶瓷層2的 厚度為8ym，其余的同實(shí)施例l。
實(shí)施例3:本實(shí)施例的一種超聲波工具頭，如圖3所示，工具頭本體l的前 端頭為正錐形頭4，陶瓷層2的材料采用合成氮化鈦材料，陶瓷層2的厚度為 10wm，其余的同實(shí)施例1。
實(shí)施例4:本實(shí)施例的一種超聲波工具頭，如圖4所示，工具頭本體l的前 端頭為倒錐形頭5，陶瓷層2的材料采用合成氮化鉻材料，陶瓷層2的厚度為 10um，其余的同實(shí)施例l。
實(shí)施例5:本實(shí)施例的一種超聲波工具頭，如圖5所示，工具頭本體l的后 端頭連接有變幅桿7，變幅桿7再與超聲波換能器8相連，超聲波換能器8與驅(qū) 動(dòng)電源9電連接。工具頭本體1上靠近其后端頭處有一個(gè)法蘭盤6，陶瓷層2的 材料采用非金屬陶瓷材料，陶瓷層2的厚度為12ym。其余的同實(shí)施例1。
本實(shí)用新型的超聲波工具頭內(nèi)為合金鋼材料，外為陶瓷材料，既實(shí)現(xiàn)超聲 波工具頭在高溫熔融液體金屬中使用也不會(huì)受到腐蝕，確保其振動(dòng)頻率穩(wěn)定， 提高發(fā)射效率，延長使用壽命，又避免使用昂貴的鈦合金材料，有效降低成本。
權(quán)利要求1. 一種耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，包括工具頭本體(1)，其特征在于所述的工具頭本體(1)的外周鍍有一層陶瓷層(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在于所述的 陶瓷層(2)的厚度小于等于200um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在于所述的 工具頭本體(1)呈圓棒或方棒或橫截面呈多邊形的棒體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在于所述的 工具頭本體(1)的側(cè)面設(shè)有若干相間隔的溝槽(3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在 于所述的工具頭本體(1)的前端頭為正錐形頭(4)或倒錐形頭(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在 于所述的工具頭本體(1)的后端頭設(shè)有法蘭盤(6)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在 于所述的工具頭本體(1)的后端頭連接有變幅桿(7)，變幅桿(7)再與超聲 波換能器(8)相連，超聲波換能器(8)與驅(qū)動(dòng)電源(9)電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，其特征在 于所述的工具頭本體(1)為合金鋼材料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種耐高溫腐蝕的超聲波工具頭，包括工具頭本體，工具頭本體的外周鍍有一層陶瓷層，陶瓷層的厚度小于等于200μm。工具頭本體呈圓棒或方棒或橫截面呈多邊形的棒體，工具頭本體的側(cè)面設(shè)有若干相間隔的溝槽，工具頭本體為合金鋼材料。本實(shí)用新型受陶瓷層的保護(hù)，不會(huì)在高溫熔融液體金屬中輕易受到腐蝕，從而確保超聲波工具頭的振動(dòng)頻率穩(wěn)定、不偏移，提高發(fā)射效率，同時(shí)超聲波工具頭的使用壽命也得到大大延長。而且超聲波工具頭本體不需要采用昂貴的鈦合金材料，只需采用相對(duì)廉價(jià)的耐高溫材料，有效降低成本。
文檔編號(hào)C23C14/06GK201305623SQ20082016823
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者陳元平 申請(qǐng)人:陳元平