专利名称：耐高温腐蚀的超声波工具头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于超声波技术领域，尤其涉及一种适合在高温下使用且成本 相对较低的耐高温腐蚀的超声波工具头。
背景技术：
高能超声具有独特的声学效应。利用超声波处理改善金属凝固组织、提高 力学性能是一种最新的、有效的方法。在金属凝固过程中引入超声振动，凝固 组织就会从粗大的柱状晶变为均匀细等轴晶，金属的宏观及微观偏析均得到改
善。如锡锑(Sn-Sb)合金是较为广泛应用的轴承材料，通过超声处理细化其晶粒 将有效提高其力学性能和耐磨性能。
在超声处理中，超声波工具头起到将超声波发射到熔融液体金属中去的作 用。超声波工具头会受到高温液体金属和超声波空化腐蚀的双重影响。尤其是 高温液体金属，相当于一种强烈的金属腐蚀剂，对超声波工具头的腐蚀速度很 快。通常情况下，就算是最昂贵的钛合金超声波工具头，在铝合金熔体中累计 工作IO小时左右就开始出现肉眼可见的腐蚀痕迹，几十小时后就会形成大小不 等的腐蚀孔，然后腐蚀孔不断扩大、扩张，导致超声波工具头的振动频率发生 偏移，发射效率下降，使用寿命基本不会超过100小时。
发明内容
本实用新型主要解决原有的超声波工具头在高温熔融液体金属中使用会受 到快速腐蚀，导致振动频率发生偏移，发射效率下降，使用寿命很短的技术问 题；提供一种在高温熔融液体金属中使用不会受到腐蚀，确保振动频率稳定， 提高发射效率，延长使用寿命的超声波工具头。本实用新型同时解决原有的超声波工具头为了耐高温而采用昂贵的钛合金 材料，成本很高的技术问题；提供一种不需要采用昂贵的钛合金材料，也能适 合在高温环境中使用，降低成本的超声波工具头。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用 新型包括工具头本体，所述的工具头本体的外周镀有一层陶瓷层。陶瓷具有很 好的耐高温性能，镀有陶瓷层的超声波工具头，由于受陶瓷层的保护，不会在 高温熔融液体金属中轻易受到腐蚀，从而确保超声波工具头的振动频率稳定、 不偏移，提高发射效率。超声波工具头的使用寿命也得到大大延长，可使用数 百小时以上。这样的超声波工具头可工作在80(TC以上。而且超声波工具头本体 不需要采用昂贵的钛合金材料，只需采用相对廉价的耐高温材料，有效降低成 本。若用一般的耐高温耐腐蚀材料进行包裹保护是行不通的。因为超声波工具 头要做高频小振幅震动，震动加速度极大。又由于保护材料一般质量较大，在 很大的震动加速度条件下，剥离力轻易就会超过结合强度，导致保护材料很快 脱落。而且较大的质量也会影响超声波工具头本身的振动特性。
作为优选，所述的陶瓷层的厚度小于等于200um。超声波工具头外的陶瓷 层镀得很薄，和工具头本体结合得很牢，不会被超声波震脱，也不影响超声波 本身的振动。
作为优选，所述的工具头本体呈圆棒或方棒或横截面呈多边形的棒体。在 空间受限制的特殊情况下，超声波工具头也可设计成其他形状，同样可达到发 射超声波的目的。
作为优选，所述的工具头本体的侧面设有若干相间隔的沟槽。以提高超声 波工具头的发射效率和均匀性。作为优选，所述的工具头本体的前端头为正锥形头或倒锥形头。正锥形头， 可扩大超声波振动的辐射面，提高发射效率和功率。倒锥形头，起到聚能超声 波的作用，提高超声波功率密度。
作为优选，所述的工具头本体的后端头设有法兰盘。适合用于特殊的需要密 闭或固定的场合。
为优选，所述的工具头本体的后端头连接有变幅杆，变幅杆再与超声波换 能器相连，超声波换能器与驱动电源电连接。驱动电源驱动超声波换能器作超 声波振动，变幅杆放大振幅，再将超声波振动能量传递给超声波工具头。
作为优选，所述的工具头本体为合金钢材料。合金钢材料也是种耐高温材 料，但耐高温性能次于钛合金，更次于陶瓷材料，但其与钛合金相比，价格相 对低廉。超声波工具头内为合金钢材料，外为陶瓷材料，既确保耐高温、不被 腐蚀，又有效降低成本。
本实用新型的有益效果是通过在相对廉价的工具头本体外镀上陶瓷层， 实现超声波工具头在高温熔融液体金属中使用也不会受到腐蚀，确保其振动频 率稳定，提高发射效率，延长使用寿命，降低成本。
图1是本实用新型的一种轴向剖视结构示意图。 图2是本实用新型的一种主视结构示意图。 图3是本实用新型的又一种主视结构示意图。 图4是本实用新型的又一种主视结构示意图。 图5是本实用新型的又一种主视结构示意图。
图中l.工具头本体，2.陶瓷层，3.沟槽，4.正锥形头，5.倒锥形头，6.法兰盘，7.变幅杆，8.超声波换能器，9.驱动电源。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。
实施例h本实施例的一种超声波工具头，如图1所示，包括工具头本体1， 工具头本体1呈圆棒，工具头本体1的外周镀有一层陶瓷层2，陶瓷层2的材料 采用耐热陶瓷，陶瓷层的厚度为50um，工具头本体1采用合金钢材料。
当然工具头本体也可呈方棒或横截面呈多边形的棒体。 工具头本体外周镀上陶瓷层，采用的是物理气相沉积的方法。是指在真空
条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使 被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应 产物沉积在工件上。具体地可以用以下三种方法实现
增强型磁控阴极弧阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将
耙材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。增强型磁控阴极弧利用电磁 场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄 膜性能更加优异。
过滤阴极弧过滤阴极电弧配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的 等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为
100%，并且可以过滤掉大颗粒，因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，抗腐蚀
性能好，与机体的结合力很强。
磁控溅射在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性 气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积 在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射。
实施例2:本实施例的一种超声波工具头，如图2所示，工具头本体l的侧
面有多个相间隔的沟槽3，陶瓷层2的材料采用多元金属陶瓷材料，陶瓷层2的 厚度为8ym，其余的同实施例l。
实施例3:本实施例的一种超声波工具头，如图3所示，工具头本体l的前 端头为正锥形头4，陶瓷层2的材料采用合成氮化钛材料，陶瓷层2的厚度为 10wm，其余的同实施例1。
实施例4:本实施例的一种超声波工具头，如图4所示，工具头本体l的前 端头为倒锥形头5，陶瓷层2的材料采用合成氮化铬材料，陶瓷层2的厚度为 10um，其余的同实施例l。
实施例5:本实施例的一种超声波工具头，如图5所示，工具头本体l的后 端头连接有变幅杆7，变幅杆7再与超声波换能器8相连，超声波换能器8与驱 动电源9电连接。工具头本体1上靠近其后端头处有一个法兰盘6，陶瓷层2的 材料采用非金属陶瓷材料，陶瓷层2的厚度为12ym。其余的同实施例1。
本实用新型的超声波工具头内为合金钢材料，外为陶瓷材料，既实现超声 波工具头在高温熔融液体金属中使用也不会受到腐蚀，确保其振动频率稳定， 提高发射效率，延长使用寿命，又避免使用昂贵的钛合金材料，有效降低成本。
权利要求1. 一种耐高温腐蚀的超声波工具头，包括工具头本体(1)，其特征在于所述的工具头本体(1)的外周镀有一层陶瓷层(2)。
2. 根据权利要求1所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在于所述的 陶瓷层(2)的厚度小于等于200um。
3. 根据权利要求1所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在于所述的 工具头本体(1)呈圆棒或方棒或横截面呈多边形的棒体。
4. 根据权利要求3所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在于所述的 工具头本体(1)的侧面设有若干相间隔的沟槽(3)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在 于所述的工具头本体(1)的前端头为正锥形头(4)或倒锥形头(5)。
6. 根据权利要求1或2或3所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在 于所述的工具头本体(1)的后端头设有法兰盘(6)。
7. 根据权利要求1或2或3所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在 于所述的工具头本体(1)的后端头连接有变幅杆(7)，变幅杆(7)再与超声 波换能器(8)相连，超声波换能器(8)与驱动电源(9)电连接。
8. 根据权利要求1或2或3所述的耐高温腐蚀的超声波工具头，其特征在 于所述的工具头本体(1)为合金钢材料。
专利摘要本实用新型涉及一种耐高温腐蚀的超声波工具头，包括工具头本体，工具头本体的外周镀有一层陶瓷层，陶瓷层的厚度小于等于200μm。工具头本体呈圆棒或方棒或横截面呈多边形的棒体，工具头本体的侧面设有若干相间隔的沟槽，工具头本体为合金钢材料。本实用新型受陶瓷层的保护，不会在高温熔融液体金属中轻易受到腐蚀，从而确保超声波工具头的振动频率稳定、不偏移，提高发射效率，同时超声波工具头的使用寿命也得到大大延长。而且超声波工具头本体不需要采用昂贵的钛合金材料，只需采用相对廉价的耐高温材料，有效降低成本。
文档编号C23C14/06GK201305623SQ20082016823
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者陈元平 申请人:陈元平