Способ изготовления ультразвукового преобразователя Советский патент 1991 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при изготовлении ультразвуковых пьезопреобразователей с защитной мембраной, работающих при температурах до 500°С.

Целью изобретения является повышение надежности преобразователя к перепадам температур окружающей среды.

Способ изготовления ультразвукового преобразователя заключается в следующем.

На пьезокерамический элемент наносятся электроды. На тканую металлическую сетку наносят силикатную композицию, помещают ее между неметаллическими пластинами, например, из пенопласта, сжимают в течение 23-24 ч с помощью струбцины при 15-20°С, нагревают со скоростью 20-21 град/ч до 100-110°С. выдерживают при этой температуре 7-8 ч, снимают неметаллические пластины, шлифуют поверхности полученной пластины до появления на них пыпуклых участков сетки и наносят на отшлифованные поверхности слой жидкого стекла. Размещают полученный промежуточный слой между одним из электродов пьезоэлемента и защитной ме- галлической мембраной, сжимают полученный пакет под давлением 10-15 кг/см , нагревают до 100-110°С, выдерживают при этой температуре в течение 1,5-2 ч и охлаждают при плавном изменении температуры о термопечи.

Перед размещением промежуточного слоя между мембраной и пьезоэлементом поверхности последнего очищают или обезжиривают растворителем, промывают моюON00

ю ю

щим раствором, не содержащим хлора, промывают дистиллированной водой и просушивают при комнатной температуре отфильтрованным воздухом.

Защитную мембрану обезжиривают ацетоном, погружают на 2 мин при комнатной температуре в ванну, заполненную раствором, содержащем 84 мас.ч. соляной кислоты, 43 мас.ч. плавиковой кислоты и 89 мас.ч. ортофосфорной кислоты, промывают дистиллированной водой и просушивают в течение 10-12 мин при 82-88°С.

Наличие в промежуточном слое тканой металлической сетки повышает прочность промежуточного слоя и обеспечивает гальваническую связь электрода пьезоэлемента с металлической мембраной, которая используется для подачи и съема электрического сигнала с пьезоэлемента.

Наличие силикатной композиции в слое обеспечивает механоакустическую связь элементов преобразователя.

В качестве силикатной композиции может быть использована любая с термическим коэффициентом линейного расширения, равным термическомую коэффициенту линейного расширения тканой сетки, и характеристическим импедансом, равным или близким характеристическому импедансу используемого пьезоэлемента, например силикатная композиция, содержащая 40-50 мас.ч. жидкого стекла в качестве связующего, 4-5 мас.ч. кремнефторида натрия в качестве ускорителя и 45-56 мас.ч. порошка феррита бария в качестве наполнителя, которую получают, смешивая компоненты, или силикатная композиция, содержащая 44-56 мас.ч. жидкого стекла, 4-6 мас.ч. кремнефторида натрия и 40-50 мас.ч. окиси алюминия.

В качестве наполнителей в силикатных композициях могут быть использованы пье- зокерамический порошок и порошок титана.

При использовании в силикатной композиции в качестве наполнителя порошка феррита бария целесообразно использовать сетку из никелевой стали, а при использовании пье- зокерамического порошка - сетку из вольфрама, что обеспечивает согласование силикатной композиции и сетки по термическому коэффициенту линейного расширения.

Сжатие сетки с нанесенной силикатной композицией при комнатной температуре 15-20°С в течение 23-24 ч обеспечивает выход излишней композиции и пузырьков воздуха из промежуточного слоя и вследствие этого гомогенность силикатной композиции.

Выбор температуры нагрева сетки с силикатной композицией в интервале 100- 110°С обеспечивает испарение воды, содержащейся в жидком стекле, и предотвращает растрескивание силикатной композиции и образование в ней пузырей.

Скорость нагрева 20-21 град/ч выбрана экспериментально.

Наносимый на отшлифованные поверхности полученной пластины слой жидкого стекла, используемого в качестве клея, должен быть тонким, чтобы имела место гальваническая связь электрода пьезоэлемента с мембраной, и должен иметь толщину, достаточную для исключения образования не- проклеев. 1

Величина давления при сжатии пакета из пьезоэлемента, мембраны и промежуточного слоя выбрана также с учетом обеспечения гальванической связи между элементами преобразователя, а режимы сушки и охлаждения пакета обеспечивают его прочность и надежность

Таким образом, способ изготовления

ультразвукового преобразователя обеспечивает повышение надежности преобразователя к перепадам температур окружающей среды путем обеспечения при его использовании надежного гальваноакустического контакта между элементами преобразователя.

Формула изобретения Способ изготовления ультразвукового

преобразователя, заключающийся в том, что между одним из электродов пьезоэлемента и защитной металлической мембраной размещают промежуточный слой, сжимают полученный пакет, нагревают до

защитной температуры, выдерживают при ней в течение заданного времени и остужают до температуры окружающей среды, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя к перепадам температур контролируемой среды, на тканую металлическую сетку наносят силикатную композицию, сжимают ее в течение 23-24 ч при 15-20°С, нагревают со скоростью 20-21 град/ч до 100-110°С, выдерживают при этой температуре 7-8 ч,шлифуют поверхности пластины до появления на них выпуклых участков сетки, наносят на отшлифованные поверхности слой жидкого стекла и используют пластину в качестве промежуточного слоя, сжатие пакета производят под давлением 10-15 кг/см2, его нагрев и выдержку осуществляют соответственно до 100-110°С в течение 1,5-2 ч, а охлаждение осуществляют при плавном изменении температуры.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя к перепадам температур окружающей среды. В способе изготовления ультразвукового преобразователя для соединения пьезоэлемента и металлической защитной мембраны на тканую металлическую сетку наносят силикатную композицию, сжимают ее, нагревают до отверждения, шлифуют поверхности полученной пластины, наносят на них слои жидкого стекла, размещают пластину между одним из электродов пьезоэлемента и мембраной, сжимают полученный пакет, нагревают и выдерживают при заданной температуре, что обеспечивает надежный к перепадам температур в интервале до 500°С гальваноакустический контакт между пьезоэлементом и мембраной.