CN110421694A - 一种液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法，包括配备砂型或粉料、粘结剂、表面改性材料和水，将所述配料顺序加入混碾设备进行充分搅拌混匀；采用冶炼设备对工程陶瓷原料和金属辅助材料进行高温熔炼，使所述原料和辅助材料之间充分熔合制成陶瓷液体；通过离心成型、自然重力成型或负压成型工艺，将所述陶瓷液体浇注入所述模壳型腔中，然后在模壳型腔内进行保温缓冷至室温,使所述陶瓷液体冷却固化；将所述模壳型腔内冷却固化的陶瓷产品，进行落砂清理，使陶瓷产品和砂、壳分离；将模壳材料经过再生处理、回收利用。本发明的原料之间在成型前通过高温冶炼形成液体，进行了充分的熔合并使陶瓷合金化，对材料的性能一致性有保障。

Description

一种液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法

技术领域

本发明涉及工程陶瓷材料生产领域，尤其涉及一种不进行高温焙烧的液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法。

背景技术

目前陶瓷材料的成型方法主要是以冷模成坯再高温焙烧成型的工艺，主要分为以下几种：

1.注浆成型：用水等制作成带有流动性的泥浆，将泥浆注入多孔质石膏模型内，水通过接触面渗入石膏模型体内，表面形成硬层。

2.流延成型：料浆均匀流到或涂到支撑板上，或用刀片均匀的刷到支撑面上，形成浆膜，经干燥形成一定厚度的均匀的素坯膜的一种料浆成型方法。

3.热压铸成型：是在压力的作用下，将熔化的蜡浆料注入金属模具中，冷却凝固后得到所要的形状。

4.可塑成型：各种不同的外力对具有可塑性的坯料进行加工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变形而制成生坯的成型方法。

5.干压成型法：将经过造粒、流动性好、粒配合适的粉料，装入模具内，通过压机的柱塞施加外压力使粉料制成一定形状坯体的方法。

6.半干压及等静压成型，此工艺的缺点和干压成型一样。

这些方法的缺点是：需要进行高温焙烧收缩大，生产时间/工期长，占地面积大，模型、能源消耗大；坯体密度小；工序较繁，耗能大，对于壁薄大而长的制品不适用；成本、模具配套、成型时间等均存在瓶颈；干压成型或半干压及等静压成型，必须具备一定功率的加压设备，模具的制作工艺要求高；适用于形状复杂的陶瓷制品的成型。

发明内容

为了解决高盐脱硫废水零排放工艺蒸发能力有限的问题，本发明提出了一种液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤一，模壳型腔制造：配备砂型或粉料、粘结剂、表面改性材料和水，将所述配料顺序加入混碾设备进行充分搅拌混匀；

步骤二，原料冶炼:采用冶炼设备对工程陶瓷原料和金属辅助材料进行高温熔炼，使所述原料和辅助材料之间充分熔合制成陶瓷液体；

步骤三，浇注成型：通过离心成型、自然重力成型或负压成型工艺，将所述陶瓷液体浇注入所述模壳型腔中，然后在模壳型腔内进行保温缓冷至室温,使所述陶瓷液体冷却固化；

步骤四，产品制成:将所述模壳型腔内冷却固化的陶瓷产品，进行落砂清理，使陶瓷产品和砂、壳分离；

步骤五，模壳型腔材料再生：将模壳材料经过再生处理、回收利用。

进一步，所述工程陶瓷原料包括高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、莫来石、黏土或类似生产陶瓷的材料。

进一步，所述金属辅助材料：稀土、钛、钼、钒、镍、硼、铌或铬。

进一步，所述模壳型腔包括砂型和粉体壳型。

进一步，所述砂型或粉料，包括硅砂、高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、刚玉、黏土或类似陶瓷用耐火粉料。

进一步，所述表面改性材料为型腔粘接用粉体表面改性材料。

进一步，所述型腔粘接用粉体表面改性材料为高纯硅烷偶联剂或硅粉。

进一步，所述步骤二的原料冶炼中经过脱气、除渣后制成陶瓷液体。

进一步，所述步骤三的浇注过程，采用防护隔离隔热措施。

进一步，所述步骤五中的再生工艺为物理机械研磨。

本发明专利的优势：

1.原料之间在成型前通过高温冶炼形成液体，进行了充分的熔合并使陶瓷合金化，对材料的性能一致性有保障；

2.浇注成型的陶瓷产品不需要再进行高温焙烧、节能；

3.生产的陶瓷产品尺寸及表面质量一致性高，开裂及变形少、成品率高；

4.对生产异形陶瓷产品有绝对性的优势，且成型质量高；

5.工程陶瓷产品的综合性能优于传统陶瓷成型的产品；

6.可成线成建制布置生产线，自动化程度高、周期快。

附图说明

图1为本发明的液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺示意图，

图2为本发明的产品模壳型腔的制作工艺示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法，适用于工业、民用等各种结构工程陶瓷产品的生产。

(一)其生产工艺过程描述：

如图1所示，本发明通过采用电弧炉等冶炼设备对工程陶瓷原料和金属辅助材料进行高温熔炼，使原料和辅助材料之间充分熔合，经过脱气及除渣以及其它精炼措施后出陶瓷液体。然后在预先制作好的产品模壳型腔中进行陶瓷液体的浇注工序，浇注方式包括离心浇注成型、自然重力浇注成型及负压浇注成型等，浇注过程采用防护隔离隔热等环保措施。浇注时，陶瓷液体倒入速度不应过快，以防卷入空气，最好边倒入边振动，以排除浆料中的气体。浇注完成后在型内进行保温缓冷至室温再开箱，这样可防止铸件裂纹与变形。

如图2所示，产品模壳型腔的制作方式：在浇注之前，设计、制作并准备用于浇注化合成型的模壳型腔(含砂型和粉体壳型等)。首先根据产品需求进行模壳型腔设计，然后配料，即在砂型或粉料中，适量加入粘接剂、型腔粘接用粉体表面改性材料和软水，粘接形成砂型或粉料成壳。其中，所述粘接剂为环保型无毒无害有机或无机粘接剂,型腔粘接用粉体表面改性材料为高纯硅烷偶联剂、微硅粉、硅微粉等混合物。

浇注完成且产品模壳型腔的温度降至室温后，开箱、落砂，清理陶瓷产品，将其和砂、壳分离，开箱时先将浇注***、通气棒取出，然后取出母模。分离出来的工程陶瓷产品经过修整、专业加工或装配，形成最终产品入库。

含砂型和粉体壳型等型腔，经过物理机械、研磨再生等方式进行再生处理，例如，采用一个可旋转的碾磨筒，将含砂型和粉体壳型等型腔装料到碾磨筒中进行处理，通过碾磨筒不停地旋转，使得其和碾磨筒之间产生互相摩擦滚动接触，形成再生的型砂和粉体。将再生的型砂和粉体返回模具制造的配料工序，可以回收利用。

(二)技术参数及说明

1、所述工程陶瓷材料包括：二氧化硅、高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、刚玉、黏土等所有陶瓷用耐火粉料；

2、金属辅助材料：稀土、钛、钼、钒、镍、硼、铌、铬等；

3、浇注用的产品型腔材料(模壳材料)：包括砂型或粉料，即硅砂、高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、刚玉、黏土等所有陶瓷用耐火粉料，以及适量环保无毒无害有机或无机粘接剂、型腔粘接用粉体表面改性材料(高纯硅烷偶联剂、硅粉等混合物)和适量的软水；

4、浇注温度：根据具体材料采取最佳温度，1000摄氏度以上。

本发明通过采用电弧炉等冶炼设备对高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、莫来石、黏土及辅助材料等原料进行高温熔炼，原料之间充分熔合后进行浇注,这种液态化合成型的工艺方法,在行业内是空白。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液态浇注成型的工程陶瓷生产工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，模壳型腔制造：配备砂型或粉料、粘结剂、表面改性材料和水，将所述配料顺序加入混碾设备进行充分搅拌混匀；

步骤二，原料冶炼:采用冶炼设备对工程陶瓷原料和金属辅助材料进行高温熔炼，使所述原料和辅助材料之间充分熔合制成陶瓷液体；

步骤三，浇注成型：通过离心成型、自然重力成型或负压成型工艺，将所述陶瓷液体浇注入所述模壳型腔中，然后在模壳型腔内进行保温缓冷至室温,使所述陶瓷液体冷却固化；

步骤四，产品制成:将所述模壳型腔内冷却固化的陶瓷产品，进行落砂清理，使陶瓷产品和砂、壳分离；

步骤五，模壳型腔材料再生：将模壳材料经过再生处理、回收利用。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述工程陶瓷原料包括高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、莫来石、黏土或类似生产陶瓷的材料。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述金属辅助材料：稀土、钛、钼、钒、镍、硼、铌或铬。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述模壳型腔包括砂型和粉体壳型。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述砂型或粉料，包括硅砂、高岭土、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、刚玉、黏土或类似陶瓷用耐火粉料。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述表面改性材料为型腔粘接用粉体表面改性材料。

7.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述型腔粘接用粉体表面改性材料为高纯硅烷偶联剂或硅粉。

8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤二的原料冶炼中经过脱气、除渣后制成陶瓷液体。

9.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤三的浇注过程，采用防护隔离隔热措施。

10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤五中的再生工艺为物理机械研磨。