一种氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹处理方法技术

本发明专利技术提出一种氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹处理方法，针对工作于高场强、电真空界面的氧化铝陶瓷绝缘子，当陶瓷绝缘子表面发生闪络击穿或爬电时，将严重影响其后续的使用性能，传统的溶液浸渍或清洗无法去除由于电子束轰击造成的金属溅射或放电贯穿通道。为了满足陶瓷绝缘体的长时间使用要求，提高耐压可靠度，本发明专利技术提出的表面处理方法通过喷砂、清洗、烘干三个步骤，可以去除陶瓷表面的放电通道，使陶瓷重新恢复绝缘水平，延长陶瓷绝缘体的使用寿命。该方法所用到的外围设备简单、可操作性强，实际效果显著。本发明专利技术为陶瓷绝缘体在强流加速器领域的有效应用提供了可靠保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷表面处理方法，特别是一种应用于强电场真空界面、同轴馈电型氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹的处理方法。
技术介绍
强流电子束真空二极管是高功率微波系统的关键部件之一，用于产生强流相对论电子束。强流二极管中的真空界面用于隔离脉冲驱动源中的工作介质(如去离子水或变压器油等)和微波源中的真空环境。在强流电子束发射之前，该真空界面通常将承受几百kV甚至MV量级的脉冲电压，而由于表面闪络，该真空界面往往成为进一步提高微波功率的限制因素。随着高功率微波系统的实用化进程，要求强流二极管、微波源及辐射天线组成的真空室具备脱离地面机组后长时间保持工作真空度的能力。为了严格控制放气源，意味着需要采用全封闭的微波管技术，这要求在二极管真空界面采用“陶瓷-金属”封装。陶瓷材料具有出气率低、耐高温烘烤且易于和金属焊接等优点，常用于高电压绝缘支撑材料。相比于有机高分子材料，陶瓷介电常数较高，不易加工、形状不能任意控制，这给真空界面的绝缘带来很大不利。特别是工作于高电压、大电流和真空环境下的氧化铝陶瓷，当陶瓷表面发生闪络击穿或爬电时，将严重影响其后续的使用性能。为此，需要采取措施消除氧化铝陶瓷表面的闪络击穿痕迹。
技术实现思路
传统的溶液浸渍或清洗只能去除陶瓷表面的油渍或杂质，无法消除由于电子束轰击造成的陶瓷表面金属溅射或放电击穿痕迹；此外，陶瓷属脆性材料，易碎，无法像金属材料一样通过机械抛光或打磨的方式去除表面放电痕迹。为了消除陶瓷表面放电痕迹，同时又不破坏本体结构，本专利技术借助工业喷砂机，提出了一种适用于氧化铝电真空陶瓷的表面闪络痕迹处理方法，该方法通过应用碳化硅颗粒和刚玉颗粒对陶瓷表面进行喷砂处理，可以有效消除陶瓷表面的放电痕迹，使陶瓷重新恢复绝缘水平，延长陶瓷绝缘体在强流加速器中的使用寿命。本专利技术采用的技术方案为，一种氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹处理方法，该方法包括以下步骤：步骤一、将发生表面放电或金属溅射的氧化铝陶瓷绝缘子固定在支架上，置于干式喷砂机中，喷砂机以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成负压，将喷砂料通过输砂管吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到氧化铝陶瓷绝缘子表面。喷砂处理分为两步：首先用80目的碳化硅颗粒喷涂，其次用40目的刚玉细颗粒进行处理；喷头角度与陶瓷表面保持30°～45°，喷碳化硅颗粒时，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(10～15)cm，喷刚玉颗粒时，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(5～10)cm；喷砂处理结束后，需对陶瓷绝缘子表面进行吹气处理，将陶瓷绝缘子的表面彻底清理干净；步骤二、喷砂处理完成后，将氧化铝陶瓷绝缘子先后通过无水乙醇和丙酮溶液进行清洁处理，在每种溶液中的清洁处理时间均不低于30min；步骤三、将经过溶液清洁后的氧化铝陶瓷绝缘子用白布擦干，随后放置于真空烤箱中进行烘烤热处理，烤箱真空度维持在(10～100)Pa，以(3～5)℃/min的升温速率，将氧化铝陶瓷绝缘子加热至烘烤温度(200～400)℃，烘烤(10～30)min，然后冷却至室温后取出。本专利技术达到的技术效果为：本专利技术针对一种工作于高场强电真空界面的氧化铝陶瓷，当陶瓷表面发生闪络击穿或沿面放电时，采用本专利技术提出的处理方法，可以消除陶瓷表面的放电痕迹，使陶瓷重新恢复绝缘水平，从而延长陶瓷绝缘子的使用寿命。该方法所用到的外围设备简单、可操作性强，为陶瓷绝缘子在脉冲功率和高功率微波领域的可靠应用提供了技术保障。附图说明图1为采用本专利技术所述方法对陶瓷绝缘子表面处理前后的实物照片。具体实施方式以下结合具体实施方式，对本专利技术作进一步的详细描述。首先，将发生表面击穿或金属溅射的氧化铝陶瓷绝缘子固定于专用支架上，对需要处理的区域用记号笔进行标记记录，并保持氧化铝陶瓷表面的干燥，不得有水渍、油渍等。将固定好的氧化铝陶瓷绝缘子放置在HIK9070A型干式喷砂机(长沙浩隆机械设备有限公司生产，该喷砂机主要由空气压缩机、空气气水分离器、干式喷砂机主机、喷砂颗粒进口阀门、调压阀、压力表以及观察窗等构成)内部的操作平台上，调整好位置后，关闭喷砂机仓门。启动喷砂机装置前，需做以下检查：1)空气压缩机检查，确保无漏油、漏气、发动机皮带无松动或断裂现象；2)空气气水分离器检查，确保气管管道无破损、漏气；3)干式喷砂机主机检查，确保喷砂颗粒进口仓、排气管道、调压阀、喷砂压力表、进气压力表、操作手柄、启动开关、电源指示灯等各个部件正常。喷砂机检查完毕无异常后，首先进行粗喷砂处理：将80目的碳化硅颗粒倒入进砂仓内，关好进砂仓门；打开空气压缩机开关，在空气压缩机工作的同时打开喷砂启动开关，同时排气装置开始工作；待空气压缩机气压达到约0.6MPa时停止空气压缩；调节调压阀，进行喷砂压力设置，将喷砂压力设置在(0.2～0.25)MPa之间；调节360°旋转平台速度，将其设置在(15～25)转/min；喷砂开始后，操作人员通过喷砂手柄控制喷砂喷头位置，同时通过吹气手柄对处理区域进行除尘，这样通过灯光和除尘的配合可以很好的观察喷砂效果，平台速率过快或过慢可以实时调节；喷砂过程由内至外，喷头倾斜控制在30°～45°，且与旋转圆相切；喷嘴与陶瓷表面高度保持在(10～15)cm；一个闪络击穿痕迹的粗喷砂时间控制在(3～5)min；待粗喷砂完成后，等待约(8～10)min，待排气机将喷砂仓里面粉尘除去后再打开仓门；粗喷砂完成后再进行细喷砂处理：首先将80目的碳化硅颗粒从进砂仓里清除干净，放入40目的刚玉颗粒，关上进砂仓仓门；调节调压阀，压力设置在(0.4～0.5)MPa之间；调节360°旋转平台速度，将旋转平台速度设置在(5～10)转/min；喷砂开始后，同样由内至外，喷头倾斜30°～45°且与旋转圆相切，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(5～10)cm；同一个表面击穿痕迹细喷砂的时间控制在约为(8～10)min；待细喷砂完成后，观察其效果，如痕迹消除不彻底，可再喷射一次；对于在陶瓷表面相同区域多次累积的击穿痕迹，经过3次喷砂可基本消除闪络放电及金属溅射痕迹；喷砂结束后，在喷砂机内对陶瓷绝缘子表面进行吹气处理，将陶瓷绝缘子表面彻底清理干净；之后将氧化铝陶瓷取出，依次关闭喷砂机电源和空压机电源。喷砂完成后，还需对氧化铝陶瓷绝缘子进行清洁处理(进行此项操作时，操作人员应着防酸碱的手套)。选取直径不小于绝缘子直径、深度不小于绝缘子两倍高度的不锈钢容器，将喷砂处理后的氧化铝陶瓷绝缘子及其支撑架放在不锈钢容器中央；取白布分成几等份以待清洗用；准备无水乙醇350ml本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将发生表面放电或金属溅射的氧化铝陶瓷绝缘子固定在支架上，置于干式喷砂机中，喷砂机以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成负压，将喷砂料通过输砂管吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到氧化铝陶瓷绝缘子表面，喷砂处理分为两步：首先用80目的碳化硅颗粒喷涂，其次用40目的刚玉细颗粒进行处理；喷头角度与陶瓷表面保持30°～45°，喷碳化硅颗粒时，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(10～15)cm，喷刚玉颗粒时，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(5～10)cm；喷砂处理结束后，需对陶瓷绝缘子表面进行吹气处理，将陶瓷绝缘子表面彻底清理干净；步骤二、喷砂处理完成后，将氧化铝陶瓷绝缘子先后通过无水乙醇和丙酮溶液进行清洁处理，在每种溶液中的清洁处理时间均不低于30min；步骤三、将经过溶液清洁后的氧化铝陶瓷绝缘子用白布擦干，随后放置于真空烤箱中进行烘烤热处理，烤箱真空度维持在(10～100)Pa，以(3～5)℃/min的升温速率，将氧化铝陶瓷绝缘子加热至烘烤温度(200～400)℃，烘烤(10～30)min，然后冷却至室温后取出。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝陶瓷绝缘子表面闪络痕迹处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将发生表面放电或金属溅射的氧化铝陶瓷绝缘子固定在支架上，置于干式喷砂
机中，喷砂机以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成负压，将喷砂料通过输
砂管吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到氧化铝陶瓷绝缘子表面，喷砂处理分为两步：首先用80
目的碳化硅颗粒喷涂，其次用40目的刚玉细颗粒进行处理；喷头角度与陶瓷表面保持
30°～45°，喷碳化硅颗粒时，喷嘴高度与陶瓷表面保持在(10～15)cm，喷刚玉颗粒时，喷嘴
高度与陶瓷表面保...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀涛，杨汉武，王日品，袁成卫，樊玉伟，张晓萍，陈冬群，贺军涛，张建德，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43