一种用于高频热和头上的陶瓷复合材料
阅读说明：本技术 一种用于高频热和头上的陶瓷复合材料 (Ceramic composite material for high-frequency heating and head heating ) 是由 李姚 魏金武 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种用于高频热和头上的陶瓷复合材料,包括基体和热合影响区界面结构；所述基体为一体化结构,表面设置有凹槽；所述热合影响区界面结构通过化学或物理方式固定在凹槽内,表面与基体表面在同一水平面。该热合头是在一体成型的热合头基体开设凹槽,通过物理或化学的方式在凹槽内设置一层多界面的热合影响区界面结构,该结构的结合性能好,表面为陶瓷涂层,硬度大高于6GPa,且能够做到完全抗氧化,同时,能够实现良好的热合性能。本发明的适应领域广,可以根据开设凹槽的位置进行喷涂不同位置及宽度的热合影响区界面结构,做到兼容性好。(The invention provides a ceramic composite material for high-frequency heat and head, which comprises a substrate and a heat seal influence area interface structure; the substrate is of an integrated structure, and a groove is formed in the surface of the substrate; the interface structure of the heat seal affected zone is fixed in the groove in a chemical or physical mode, and the surface of the matrix are in the same horizontal plane. The heat seal head is characterized in that a groove is formed in an integrally formed heat seal head base body, a multi-interface heat seal influence area interface structure is arranged in the groove in a physical or chemical mode, the structure is good in bonding performance, the surface of the structure is a ceramic coating, the hardness of the structure is higher than 6GPa, complete oxidation resistance can be achieved, and meanwhile, good heat seal performance can be achieved. The invention has wide application field, can spray the interface structures of the heat seal affected zone with different positions and widths according to the positions of the grooves, and has good compatibility.)
技术领域
本发明属于热合头陶瓷涂层的技术领域，特别是涉及一种用于高频热和头上的陶瓷复合材料。
背景技术
目前临床上比如医院、血站、生物制品等单位在对血液、血浆输送、采集都是用专用的塑料软袋来储存血液、血浆，这种专用的塑料血浆软袋上连接有PVC输血管，血液、血浆通过此输血管进入软袋内，或者流出软袋。当血液或血浆进入软袋后采用热合机对PVC输血管进行封口。
热合机的热合工作端为一对热合头相接触，中间放置待热合的物件，通过加热实现物件的热合封闭，但是现有的热合机对血袋进行热合机封口时，常常会遇到热合时间把控不合适造成热合速度慢效率低，当遇到不同规格热合宽度时，热合机的热合面宽度不能调整，一方面造成热合对象兼容性差，另一方面，实质上还是热合机的自动调节热合功率性能差，适应性差的问题。还会遇到当提高热合速度时，又容易出现热合结合部位不紧密等的多种问题，如何解决方便准确地封口热合时间的把控及热合机每热封一次时耗费，以及热合头出现故障后，目前需要整体更换，待机时间长且生产成本高，已经成为这一领域亟待需要解决的。
发明内容
技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明对热合头的材质进行改进，与常规相比将热合头中间位置喷涂一层涂层，当热合时热合头接触面结构为：中间陶瓷涂层两边为黄铜材质，热合温度实现阶梯接触，能够获得良好的热合效果，本发明提供的一种用于高频热和头上的陶瓷复合材料，具体为
包括基体和热合影响区界面结构；所述基体为一体化结构，表面设置有凹槽；所述热合影响区界面结构通过化学或物理方式固定在凹槽内，表面与基体表面在同一水平面。
作为改进，所述基体为H65黄铜；所述热合影响区界面结构包括底部和顶部两层涂层结构；底部涂层为NiCo合金体系，顶部涂层为SiC陶瓷体系，底部涂层的厚度为200-280μm。
作为改进，所述基体为H65黄铜；所述热合影响区界面结构包括底部涂层、多层涂层的复合结构；底部涂层为NiCo合金体系，复合结构为多层SiC陶瓷体系复合结构，其中复合结构按照由下到上的每层涂层结构厚度成等差数列递减，递减的公差为50～100μm。
作为改进，底部涂层按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10-25；Cu：3-7；Zn：1-5；Cs：0-1；Y：0-1。
作为改进，底部涂层的NiCo合金体系为：Ni-12Co-4Cu-3Zn-0.1Cs-0.5Y。
作为改进，底部涂层按照质量百分比为：底部涂层固定在基体(1)前，需要在基体(1)表面涂覆一层粘结剂，粘结剂包括平均分子量为1500～2000的聚乙二醇、平均分子量为500-10000的壳聚糖包裹纳米银颗粒，其中壳聚糖包裹纳米银颗粒占粘结剂的体积比为1-10％。
作为改进，所述SiC陶瓷体系，按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：10-15；Y2O3：1-10。
作为改进，相邻两层SiC陶瓷体系复合结构之间涂覆有连接剂，连接剂为平均分子量为1500～2000的聚乙二醇。
有益效果：本发明提出的用于高频热和头上的陶瓷复合材料，是在一体成型的热合头基体开设凹槽，通过物理或化学的方式在凹槽内设置一层多界面的热合影响区界面结构，该结构的结合性能好，表面为陶瓷涂层，硬度大高于6GPa，且能够做到完全抗氧化，同时，能够实现良好的热合性能。本发明的适应领域广，可以根据开设凹槽的位置进行喷涂不同位置及宽度的热合影响区界面结构，做到兼容性好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明热合血袋后获得的实物结构示意图。
图中：基体1、热合影响区界面结构2。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
用于高频热和头上的陶瓷复合材料，包括基体1和热合影响区界面结构2；基体1为一体化结构，表面设置有凹槽；热合影响区界面结构2通过化学或物理方式固定在凹槽内，表面与基体表面在同一水平面包。可选择地，将热合影响区界面结构2设置在基体1上，为等离子喷涂、爆炸喷涂等方式。
作为本发明的具体实施方式，基体为H65黄铜；热合影响区界面结构包括底部和顶部两层涂层结构；底部涂层为NiCo合金体系，顶部涂层为SiC陶瓷体系，底部涂层的厚度为200-280μm。顶部涂层为300-900μm。
作为本发明的具体实施方式，基体为H65黄铜；所述热合影响区界面结构包括底部涂层、多层涂层的复合结构；底部涂层为NiCo合金体系，复合结构为多层SiC陶瓷体系复合结构，其中复合结构按照由下到上的每层涂层结构厚度成等差数列递减，递减的公差为50～100μm。多层复合，一方面是为了增强热结合界面的结合力，另一方面能够在发生损坏时，通过修复方式进行二次回收利用，降低成本。
NiCo合金体系，本发明中具体是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10-25；Cu：3-7；Zn：1-5；Cs：0-1；Y：0-1。
优选地，将底部涂层的NiCo合金体系为：Ni-12Co-4Cu-3Zn-0.1Cs-0.5Y。
底部涂层按照质量百分比为：底部涂层固定在基体(1)前，需要在基体(1)表面涂覆一层粘结剂，粘结剂包括平均分子量为1500～2000的聚乙二醇、平均分子量为500-10000的壳聚糖包裹纳米银颗粒，其中壳聚糖包裹纳米银颗粒占粘结剂的体积比为1-10％。
本发明中采用有机物平均分子量为500-10000的壳聚糖进行将纳米银包裹作为粘结剂中一种组分，涂覆在底层涂层与基体之间，能够起到良好的粘结连接效果，同时，纳米银能够作为增强相，与NiCo合金体系结合，增强力学性能。
所述SiC陶瓷体系，按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：10-15；Y2O3：1-10。
相邻两层SiC陶瓷体系复合结构之间涂覆有连接剂，连接剂为平均分子量为1500～2000的聚乙二醇。
将H65黄铜的基体进行开槽后，先进行丙酮油污清洗，再进行喷砂处理，控制基体温度在100-250℃，调配粘结剂涂敷在基体表面，再进行底层涂层NiCo合金体系的喷涂，再调配涂覆连接剂，进行SiC陶瓷体系涂层的设置，其中NiCo合金体系的喷涂和SiC陶瓷体系涂层都可以选择使用爆炸喷涂的方式进行喷涂。
这时控制爆炸喷涂的工作参数为：O2和乙炔的喷出流量为0.002～0.01m3/h.L，喷涂距离为80-200mm，送粉速度为0.1～0.7g/s，炮口直径为20～24mm。
这个热合头结构在实际应用时，是安装在热合机上，作为热合头工作时，通过利用高频电场作用于处于其电场中的待热合工件，例如工件为塑料材料的血袋，使其发生分子极化现象，这些被极化的分子被按电场方向进行强行排列。高频电场的快速变化，便使这些分子以同样极快的速度跟随变化，从而使该介质材料因介电损耗产生大量的热量，这些热量聚集、积垒会形成很高的温度，最终将它融化，能够获得优良的效果，见图2中，热合界面清晰，均匀，热合效果良好。
下面以具体的实施例进行对本发明的技术内容进一步地说明。
实施例1
包括两层结构，第一层为NiCo合金体系，第二层为SiC陶瓷体系，其中第一层的厚度为200μm，顶部涂层为600μm。本发明中第一层的具体成分是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10；Cu：3；Zn：1；Cs：0.2；Y：0.5。SiC陶瓷体系，按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：15；Y2O3：1。
实施例2
包括两层结构，第一层为NiCo合金体系，第二层为SiC陶瓷体系，其中第一层的厚度为280μm，顶部涂层为900μm。
本发明中具体是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10；Cu：3；Zn：1；Cs：0.2；Y：0.5。SiC陶瓷体系，按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：12；Y2O3：10。
实施例3
包括两层结构，第一层为NiCo合金体系，第二层为SiC陶瓷体系，其中第一层的厚度为255μm，顶部涂层为350μm。
本发明中具体是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10；Cu：3；Zn：1；Cs：0.2；Y：0.5。SiC陶瓷体系，按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：10；Y2O3：5。
按照实施例1-3的涂层成分以及按照相同的喷涂工艺获得的热合头，检测表明的硬度均高于6GPa，界面处的结合强度依次为5.67、9.815、12.01N/mm2。同时，通过微观界面观察，断裂裂纹均在涂层的颗粒内部，并没有出现在基体与涂层的接触线上，也从结构上进一步地验证了结合强度极好的效果。
SiC陶瓷体系为两层结构的复合结构，具体的为：第一层为NiCo合金体系，厚度为200-280μm，第二层为SiC陶瓷体系，厚度为300-900μm，第三层的SiC陶瓷体系，第三层的厚度比第二层的厚度减少了50～100μm，以下实施例4进行具体的说明。
实施例4余量为Ni，Co：10-25；Cu：3-7；Zn：1-5；Cs：0-1；Y：0-1。
余量为SiC，ZrO2：10-15；Y2O3：1-10
这实施例中，第一层厚度为210μm，第二层厚度为450μm，第三层厚度为380μm，其中第一层涂层具体是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：12；Cu：4；Zn：3；Cs：0.1；Y：0.5。第二层和第三层的SiC陶瓷体系，均按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：12；Y2O3：5，仅是厚度不同。
SiC陶瓷体系为三层结构的复合结构，具体的为：第一层为NiCo合金体系，厚度为200-280μm，第二层为SiC陶瓷体系，厚度为300-900μm，第三层的SiC陶瓷体系，第三层的厚度比第二层的厚度减少了50～100μm，第四层的SiC陶瓷体系，第四层的厚度比第三层的厚度减少了50～100μm，以下实施例5进行具体的说明。
实施例5
这实施例中，第一层厚度为270μm，第二层厚度为900μm，第三层厚度为820μm，第四层厚度为140μm，其中第一层涂层具体是按照质量百分比为：余量为Ni，Co：10；Cu：3；Zn：3；Cs：0.4；Y：0.6。第二层、第三层及第四层的SiC陶瓷体系，均按质量百分比为：余量为SiC，ZrO2：14；Y2O3：1，仅是厚度不同。
按照实施例4-5的涂层成分以及按照相同的喷涂工艺获得的热合头，检测表明的硬度均高于6GPa，界面处的结合强度依次为10.43、12.41N/mm2。同时，通过微观界面观察，断裂裂纹均在涂层的颗粒内部，并没有出现在基体与涂层的接触线上，也从结构上进一步地验证了结合强度极好的效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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