CN104402415A - 一种可控硅深径产品的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可控硅深径产品的生产方法,属于陶瓷技术领域。其通过原料球磨、造粒、匀化、筛选、成型、车加工、烧结、清洗、平面磨、烘干、上釉和烧釉得到产品圆环形陶瓷成品。本发明操作简单,在原料中添加硅酸锆,可降低陶瓷粉料在成型过程中的摩擦力,进一步提高陶瓷胚体的密度和密度均匀性。通过等静压成型的陶瓷胚体经车加工制成所需要的形状,减少加工过程中陶瓷胚体与铁质模具接触,避免模具上微小的铁杂质进入产品,造成不良效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控硅深径产品的生产方法,具体地说是一种可控硅9mm深径产品的生产方法,属于陶瓷技术领域。
背景技术
热压铸成型或热压注成型,是特种陶瓷生产应用较为广泛的一种成型工艺,其基本原理是利用石蜡受热熔化和遇冷凝固的特点,将无可塑性的瘠性陶瓷粉料与热石蜡液均匀混合形成可流动的浆料,在一定压力下注入金属模具中成型,冷却待蜡浆凝固后脱模取出成型好的坯体。坯体经适当修整,埋入吸附剂中加热进行脱蜡处理,然后再脱蜡坯体烧结成最终制品。
现有的含硅陶瓷的生产方法主要是将三氧化二铝、碳酸钙、氧化硅、高岭土和滑石粉等原料按一定比例混合,使用热压铸的方式制成所需要的陶瓷胚体,经排蜡、高温烧结、上釉等工序得到所需要的产品。此类产品径深为2~6mm,利用此种方法生产的产品合格率在10~20%之间,造成不良的主要原因是杂质、产品变形等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处,提供一种可控硅9mm深径产品的生产方法,此种方法能有效的降低产品的杂质,改善产品变形,提高产品的合格率。
按照本发明提供的技术方案,一种可控硅深径产品的生产方法,按重量份计步骤为:
(1)原料球磨:将92~95重量份氧化铝、1~3重量份氧化硅、1~2重量份碳酸钙、0.5~1.5重量份高岭土、1.5~2.5重量份硅酸锆的原料倒入球磨机,上述原料与球磨机中球石的质量比为3~5:1;
然后加入原料总质量的5~6%的粘结剂PVA、1~1.5%的软化剂乙二醇、助磨剂铵凝丙烯酸盐,0.5~1%的粘结剂PVA;球磨22~24小时,球磨机转速30~33r/min,得到粘度6010~6020mpa.s的浆料;
(2)造粒:将步骤(1)球磨后的浆料加入离心喷雾机入口,喷雾机喷头以16~18 Hz/RPM的频率旋转,得到的粉料粒径为95~230μm;
(3)匀化:将步骤(2)造粒后的粉料放入匀化机搅拌25~35min,匀化机转速12~15r/min,匀化机的进料口与出料口设置有永久性磁棒,其能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质;
(4)筛选:步骤(3)匀化后的粉料首先经过80~90目的筛子然后再经过115~130目的筛子筛选,得到的粉料粒径大小为120~180μm;
(5)成型:使用等静压法成型,把筛选后的粉料放置入模具中,再把模具放入等静压机中,通过增压***逐步加压,使等静压机的压力控制在220~240MPa,得到陶瓷胚体,作业环境温度保持22~24℃;
(6)车加工:利用车床将陶瓷胚体制成所需要的圆环形陶瓷胚体,产品径深达到10.4~10.6mm;
(7)烧结:
①将羧甲基纤维素与水以4.5~5.5:1的重量比例进行混合,得到混合液,并将混合液与80~90目的刚玉沙按3.5~4.5:1的重量比例混合,得到涂抹浆料;
②在车加工后的陶瓷胚体两端面以1.5~2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料;
③将陶瓷胚体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷胚体同轴放置在垫片上,陶瓷胚体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30~50mm;
④将陶瓷胚体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷胚体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530~1580℃,每推一次即向前推进20~30mm,每推一次耗时3~5min,每推一次间隔时间控制在40~50min,通过升温区的总耗时控制在10~12h,通过加热区的总耗时控制在3~4h,通过冷却区的总耗时控制在15~18h;
⑤垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷初品,产品径深为8.8~9.2mm;
(8)清洗:将圆环形陶瓷初品与三角磨料以质量比1:5~6的比例放入振动研磨机中研磨10~20分钟,将清水倒入,冲洗研磨后留在产品表面的杂质;
(9)平面磨:用磨床将圆环形陶瓷初品的高度磨成17.5~17.7mm,两端平面的表面粗糙度Ra在3~3.5μm;
(10)烘干:将圆环形陶瓷初品依次摆放在瓷盘后放入烘箱1.5~2h,烘箱的温度为145~155℃;
(11)上釉:在圆环形陶瓷初品上喷涂一层釉水;
(12)烧釉:
①将上釉后的陶瓷体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷体同轴放置在垫片上,陶瓷体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30~50mm;
②将陶瓷体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530~1580℃,每推一次即向前推进20~30mm,每推一次耗时3~5min,每推一次间隔时间控制在40~50min,通过升温区的总耗时控制在10~12h,通过加热区的总耗时控制在3~4h,通过冷却区的总耗时控制在15~18h;
③垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品。圆环形陶瓷成品径深为8.8~9.2mm,高度17.5~17.7mm。
本发明的有益效果:本发明操作简单,原料中添加硅酸锆,可降低陶瓷粉料在成型过程中的摩擦力,进一步提高陶瓷胚体的密度和密度均匀性。通过等静压成型的陶瓷胚体经车加工制成所需要的形状,减少加工过程中陶瓷胚体与铁质模具接触,避免模具上微小的铁杂质进入产品,造成不良效果。
具体实施方式
以下实施例中所述的铵凝丙烯酸盐购自日本诺普科助剂有限公司;所述自制的双喷嘴上釉装置,已公开于申请号:201420423689.4。
实施例1
(1)原料球磨:将95重量份氧化铝、1重量份氧化硅、1.5重量份碳酸钙、0.5重量份高岭土、1.5重量份硅酸锆的原料倒入球磨机,原料与球磨机中球石的质量比为3:1,同时加入原料总质量5%的粘结剂PVA、原料总质量1%的软化剂乙二醇、原料总质量1%的助磨剂铵凝丙烯酸盐,球磨机转速30r/min,球磨23.5小时,得到粘度6010mpa.s的浆料;
(2)造粒:将浆料加入离心喷雾机入口,喷雾机喷头以17 Hz/RPM的频率旋转,得到的粉料粒径95~230μm;
(3)匀化:将造粒后的粉料放入匀化机搅拌25min,匀化机转速13r/min;
(4)筛选:匀化后的粉料首先经过80目的筛子然后再经过115目的筛子筛选,得到的粉料粒径大小为120~180μm,匀化机的进料口与出料口设置有永久性磁棒能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质;
(5)成型:使用等静压法成型,把筛选后的粉料放置入模具中,再把模具放入等静压机中,通过增压***逐步加压,等静压机的压力控制在225Mpa,得到陶瓷胚体,作业环境温度保持22℃;
(6)车加工:利用车床将陶瓷胚体制成所需要的圆环形陶瓷胚体,产品径深达到10.4mm;
(7)烧结:
①将羧甲基纤维素与水以4.5:1的重量比例进行混合,得到混合液,并将混合液与80目的刚玉沙按3.5:1的重量比例混合,得到涂抹浆料;
②在车加工后的陶瓷胚体两端面以1.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料;
③将陶瓷胚体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷胚体同轴放置在垫片上,陶瓷胚体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30mm;
④将陶瓷胚体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷胚体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530℃,每推一次即向前推进20mm,每推一次耗时3min,每推一次间隔时间控制在40min,通过升温区的总耗时控制在10h,通过加热区的总耗时控制在3h,通过冷却区的总耗时控制在15h;
⑤垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为8.8mm;
(8)清洗:将产品与三角磨料以1:5的比例放入振动研磨机中10分钟后将清水倒入,冲洗研磨后留在产品表面的杂质;
(9)平面磨:用磨床将产品的高度磨成17.5mm,产品两端平面的表面粗糙度Ra在3μm;
(10)烘干:将产品依次摆放在瓷盘后放入烘箱1.5h,烘箱的温度为145℃;
(11)上釉:使用公司自制的双喷嘴上釉装置在陶瓷喷涂一层釉水;
(12)烧釉:
①将上釉后的陶瓷体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷体同轴放置在垫片上,陶瓷体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为35mm;
②将陶瓷体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530℃,每推一次即向前推进20mm,每推一次耗时3min,每推一次间隔时间控制在40min,通过升温区的总耗时控制在10h,通过加热区的总耗时控制在3h,通过冷却区的总耗时控制在15h;
③垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为8.8mm,高度17.5mm。
实施例2
(1)原料球磨:将92重量份氧化铝、2重量份氧化硅、1重量份碳酸钙、1重量份高岭土、2重量份硅酸锆倒入球磨机,原料与球磨机中球石的质量比为4:1,同时加入原料总质量6%的粘结剂PVA、原料总质量1%的软化剂乙二醇、原料总质量0.5%的助磨剂铵凝丙烯酸盐,球磨22小时,球磨机转速32r/min,得到粘度6020mpa.s的浆料;
(2)造粒:浆料加入离心喷雾机入口,喷雾机喷头以16 Hz/RPM的频率旋转,得到的粉料粒径100~200μm;
(3)匀化:将造粒后的粉料放入匀化机搅拌30min,匀化机转速12r/min;
(4)筛选:匀化后的粉料首先经过90目的筛子然后再经过115目的筛子筛选,得到的粉料粒径大小为125~160μm,匀化机的进料口与出料口设置有永久性磁棒能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质;
(5)成型:使用等静压法成型,把筛选后的粉料放置入模具中,再把模具放入等静压机中,通过增压***逐步加压,使等静压机的压力控制在220Mpa,得到陶瓷胚体,作业环境温度保持22℃;
(6)车加工:利用车床将陶瓷胚体制成所需要的圆环形陶瓷胚体,产品径深达到10.5mm;
(7)烧结:
①将羧甲基纤维素与水以5:1的重量比例进行混合,得到混合液,并将混合液与90目的刚玉沙按4:1的重量比例混合,得到涂抹浆料;
②在车加工后的陶瓷胚体两端面以2g/cm2均匀刷上涂抹浆料;
③将陶瓷胚体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷胚体同轴放置在垫片上,陶瓷胚体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为40mm;
④将陶瓷胚体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷胚体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1580℃,每推一次即向前推进30mm,每推一次耗时5min,每推一次间隔时间控制在50min,通过升温区的总耗时控制在12h,通过加热区的总耗时控制在4h,通过冷却区的总耗时控制在18h;
⑤垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为9mm;
(8)清洗:将产品与三角磨料以1:5.5的比例放入振动研磨机中15分钟后将清水倒入,冲洗研磨后留在产品表面的杂质;
(9)平面磨:用磨床将产品的高度磨成17.5mm,产品两端平面的表面粗糙度Ra在3μm;
(10)烘干:将产品依次摆放在瓷盘后放入烘箱1.5h,烘箱的温度为150℃;
(11)上釉:使用公司自制的双喷嘴上釉装置在陶瓷喷涂一层釉水;
(12)烧釉:
①将上釉后的陶瓷体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷体同轴放置在垫片上,陶瓷体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为50mm;
②将陶瓷体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1580℃,每推一次即向前推进30mm,每推一次耗时5min,每推一次间隔时间控制在50min,通过升温区的总耗时控制在12h,通过加热区的总耗时控制在4h,通过冷却区的总耗时控制在18h;
③垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为9mm,高度17.5mm。
实施例3
(1)原料球磨:将94重量份氧化铝、3重量份氧化硅、2重量份碳酸钙、1.5重量份高岭土、2重量份硅酸锆的原料倒入球磨机,原料与球磨机中球石的质量比为5:1,同时加入原料总质量5.5%的粘结剂PVA、原料总质量1.5%的软化剂乙二醇、原料总质量1%的助磨剂铵凝丙烯酸盐,球磨24小时,球磨机转速33r/min,得到粘度6012mpa.s的浆料;
(2)造粒:浆料加入离心喷雾机入口,喷雾机喷头以18Hz/RPM的频率旋转,得到的粉料粒径95~210μm;
(3)匀化:将造粒后的粉料放入匀化机搅拌35min,匀化机转速15r/min;
(4)筛选:匀化后的粉料首先经过80目的筛子然后再经过120目的筛子筛选,得到的粉料粒径大小为120~180μm,匀化机的进料口与出料口设置有永久性磁棒能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质;
(5)成型:使用等静压法成型,把筛选后的粉料放置入模具中,再把模具放入等静压机中,通过增压***逐步加压,使等静压机的压力为240Mpa,得到陶瓷胚体,作业环境温度保持24℃;
(6)车加工:利用车床将陶瓷胚体制成所需要的圆环形陶瓷胚体,产品径深达到10.6mm;
(7)烧结:
①将羧甲基纤维素与水以5.5:1的重量比例进行混合,得到混合液,并将混合液与90目的刚玉沙按4.5:1的重量比例混合,得到涂抹浆料;
②在车加工后的陶瓷胚体两端面以2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料;
③将陶瓷胚体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷胚体同轴放置在垫片上,陶瓷胚体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为40mm;
④将陶瓷胚体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷胚体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1560℃,每推一次即向前推进25mm,每推一次耗时4min,每推一次间隔时间控制在45min,通过升温区的总耗时控制在11h,通过加热区的总耗时控制在3.5h,通过冷却区的总耗时控制在17h;
⑤垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为9.2mm;
(8)清洗:将产品与三角磨料以1: 6的比例放入振动研磨机中20分钟后将清水倒入,冲洗研磨后留在产品表面的杂质;
(9)平面磨:用磨床将产品的高度磨成17.7mm,产品两端平面的表面粗糙度Ra在3.5μm;
(10)烘干:将产品依次摆放在瓷盘后放入烘箱2h,烘箱的温度为155℃;
(11)上釉:使用公司自制的双喷嘴上釉装置在陶瓷喷涂一层釉水;
(12)烧釉:
①将上釉后的陶瓷体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷体同轴放置在垫片上,陶瓷体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为40mm;
②将陶瓷体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1560℃,每推一次即向前推进25mm,每推一次耗时4min,每推一次间隔时间控制在45min,通过升温区的总耗时控制在11h,通过加热区的总耗时控制在3.5h,通过冷却区的总耗时控制在17h;
③垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品,产品径深为9.2mm,高度17.7mm。
Claims (2)
1.一种可控硅深径产品的生产方法,其特征是按重量份计步骤为:
(1)原料球磨:将92~95重量份氧化铝、1~3重量份氧化硅、1~2重量份碳酸钙、0.5~1.5重量份高岭土、1.5~2.5重量份硅酸锆的原料倒入球磨机,上述原料与球磨机中球石的质量比为3~5:1;
然后加入原料总质量的5~6%的粘结剂PVA、1~1.5%的软化剂乙二醇、助磨剂铵凝丙烯酸盐,0.5~1%的粘结剂PVA;球磨22~24小时,球磨机转速30~33r/min,得到粘度6010~6020mpa.s的浆料;
(2)造粒:将步骤(1)球磨后的浆料加入离心喷雾机入口,喷雾机喷头以16~18 Hz/RPM的频率旋转,得到的粉料粒径为95~230μm;
(3)匀化:将步骤(2)造粒后的粉料放入匀化机搅拌25~35min,匀化机转速12~15r/min,匀化机的进料口与出料口设置有永久性磁棒,其能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质;
(4)筛选:步骤(3)匀化后的粉料首先经过80~90目的筛子然后再经过115~130目的筛子筛选,得到的粉料粒径大小为120~180μm;
(5)成型:使用等静压法成型,把筛选后的粉料放置入模具中,再把模具放入等静压机中,通过增压***逐步加压,使等静压机的压力控制在220~240MPa,得到陶瓷胚体,作业环境温度保持22~24℃;
(6)车加工:利用车床将陶瓷胚体制成所需要的圆环形陶瓷胚体,产品径深达到10.4~10.6mm;
(7)烧结:
①将羧甲基纤维素与水以4.5~5.5:1的重量比例进行混合,得到混合液,并将混合液与80~90目的刚玉沙按3.5~4.5:1的重量比例混合,得到涂抹浆料;
②在车加工后的陶瓷胚体两端面以1.5~2.5g/cm2均匀刷上涂抹浆料;
③将陶瓷胚体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷胚体同轴放置在垫片上,陶瓷胚体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30~50mm;
④将陶瓷胚体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷胚体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530~1580℃,每推一次即向前推进20~30mm,每推一次耗时3~5min,每推一次间隔时间控制在40~50min,通过升温区的总耗时控制在10~12h,通过加热区的总耗时控制在3~4h,通过冷却区的总耗时控制在15~18h;
⑤垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷初品,产品径深为8.8~9.2mm;
(8)清洗:将圆环形陶瓷初品与三角磨料以质量比1:5~6的比例放入振动研磨机中研磨10~20分钟,将清水倒入,冲洗研磨后留在产品表面的杂质;
(9)平面磨:用磨床将圆环形陶瓷初品的高度磨成17.5~17.7mm,两端平面的表面粗糙度Ra在3~3.5μm;
(10)烘干:将圆环形陶瓷初品依次摆放在瓷盘后放入烘箱1.5~2h,烘箱的温度为145~155℃;
(11)上釉:使用圆环形陶瓷初品上喷涂一层釉水;
(12)烧釉:
①将上釉后的陶瓷体与已烧结的垫片放入隧道烧结炉炉膛的升温区,陶瓷体同轴放置在垫片上,陶瓷体的顶端面距离隧道烧结炉炉膛顶部为30~50mm;
②将陶瓷体与垫片从隧道烧结炉炉膛的升温区经过加热区推向冷却区,陶瓷体在加热区被烧结成陶瓷成品,加热区的温度控制在1530~1580℃,每推一次即向前推进20~30mm,每推一次耗时3~5min,每推一次间隔时间控制在40~50min,通过升温区的总耗时控制在10~12h,通过加热区的总耗时控制在3~4h,通过冷却区的总耗时控制在15~18h;
③垫片与陶瓷成品从冷却区被推出,得到圆环形陶瓷成品。
2.如权利要求1所述可控硅深径产品的生产方法,其特征是:圆环形陶瓷成品径深为8.8~9.2mm,高度17.5~17.7mm。
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