CN110981493A - 用于排胶脂的多孔碳化硅陶瓷工装及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷装置领域,公开了一种多孔碳化硅陶瓷工装,所述多孔碳化硅陶瓷工装含有以下组分:碳化硅90‑95%,二氧化硅3‑10%,三氧化二铁0‑2%,二氧化钛0‑2%;所述多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有经切割而成的网格结构;所述多孔碳化硅陶瓷工装的内部孔径≤1.5mm,孔隙率为30%‑50%。所述多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法包括以下步骤:造粒、成型、烧制和机械加工。本发明提出一种用于排胶脂、具有沟槽结构的多孔碳化硅陶瓷工装,所述工装应用于陶瓷产品的烧制,可促进陶瓷产品中胶脂的排出和表面氧化的进程。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷装置领域,特别涉及一种用于排胶脂的多孔碳化硅陶瓷工装及其制备方法。
背景技术
在硅质、碳化硅、氮化硅等特种陶瓷产品的烧制中,传统工艺常采用胶脂类粘合剂(常用的水溶性粘合剂如羧甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇,热熔型粘合剂如聚丙烯酸脂、石油馏分固相蜡等)形成塑性粘合,经粉体造粒后经过干压成型工序的生坯,直接摆放于承重板或匣钵等工装上进行受热排胶脂。
由于陶瓷生坯在炉窑烧制时单面或多面与工装接触,在低温阶段(100-500℃)时,工装发生受热变形导致排胶脂通道过窄,使得陶瓷产品在多个方位排出胶脂的速度不同,内部空穴聚集,形成内应力或内部胶脂受热因不能及时挥发、裂解,造成陶瓷产品出现开裂、焖烧、残留胶脂碳化物呈彩虹纹等多种缺陷;在高温阶段(900-1400℃)时,因陶瓷产品与承重板、匣钵等工装接触,炉内空气与该制品部位接触缓慢,氧化进程受阻,导致陶瓷产品表面的氧化程度不一,造成陶瓷坯料性能的不稳定。
因此,希望提供一种促进陶瓷产品排胶脂和表面氧化的工装。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种用于排胶脂、具有沟槽结构的多孔碳化硅陶瓷工装,所述工装应用于陶瓷产品的烧制,可促进陶瓷产品中胶脂的排出和表面氧化的进程。
一种多孔碳化硅陶瓷工装,按质量分数计,所述多孔碳化硅陶瓷工装含有以下组分:碳化硅90-95%,二氧化硅3-10%,三氧化二铁0-2%,二氧化钛0-2%;所述多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有经切割而成的网格结构;所述多孔碳化硅陶瓷工装的内部孔径≤1.5mm,孔隙率为30%-50%。
所述多孔碳化硅陶瓷工装只有朝上面(即加工面)通过机械加工形成网格结构,其他表面为平整表面,且朝上面与底面的平整度控制在1mm以内。
优选的,所述网格结构的槽深为12-16mm。
优选的,所述网格结构选自网格方柱或网格圆柱中的至少一种。
更优选的,所述网格方柱的上表面的边长为3-30mm。
更优选的,所述网格圆柱的直径为3-30mm。
优选的,所述网格结构中相邻柱体的间距为3-40mm。
更优选的,所述网格结构中相邻柱体的间距为10-15mm。
上述多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法,包括以下步骤:造粒、成型、烧制和切削加工。具体包括以下步骤:按配方称取组分;研磨混合;添加粘合剂;制备干粉,粉体松装密度为0.7-1.3g/cm3;干粉压制,生坯压强≥150kg/cm2;常压烧制,烧制最高温度1300-1400℃,并保温2小时以上;使用CNC设备对陶瓷进行加工,制得多孔碳化硅陶瓷工装。
优选的,所述烧制的温度为1300-1400℃。经烧制完成后,多孔碳化硅陶瓷工装内部能形成多孔结构。
仅对烧制得到的碳化硅陶瓷的朝上面进行机械加工,形成具有网格结构的工装。
上述多孔碳化硅陶瓷工装可应用于烧制陶瓷制品。将待烧制的陶瓷生坯摆放于多孔碳化硅陶瓷工装上进行烧制,可实现陶瓷生坯的排胶脂和氧化过程的良好实现。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:
(1)本发明采用碳化硅陶瓷作为工装的材料,具有良好的抗折强度(10-20MPa)和较低的膨胀系数(1×10-6/℃至1×10-4/℃),因此可以减少多孔碳化硅陶瓷工装在受热时的形变,使得排胶脂通道和氧化通道的畅通;
(2)本发明所述多孔碳化硅陶瓷工装经烧制后形成多孔结构(孔隙率为30%~40%),将所述多孔碳化硅陶瓷工装应用于陶瓷制品的烧制,烧制品种粘合剂可以通过工装孔洞无障碍排出,高温氧化段,窑炉内氧气可以通过工装孔洞通道,进入烧制品,有助于提升烧制品材料性能;
(3)本发明所述多孔碳化硅陶瓷工装上所设置的网格结构,可以促进胶脂的排出和增加氧化通道。
附图说明
图1为实施例1制备的多孔碳化硅陶瓷工装结构图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案,现列举以下实施例进行说明。需要指出的是,以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种多孔碳化硅陶瓷工装,含有以下组分:碳化硅90%,二氧化硅8%,三氧化二铁1%,二氧化钛1%;多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有网格方柱,每个网格方柱的上表面面积为10mm×10mm,相邻方柱间距10mm,方柱高度(即网格槽深)为15mm。
上述多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法,包括以下步骤:按配比称取原料,混合后放置于模具内进行压制成型,在温度1300℃进行烧制,烧制完成后,在机械加工机床CNC上选用直径10mm的磨头按三维设定参数进行加工,得到多孔碳化硅陶瓷工装。多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面与底面的平整度控制在1mm以内。
图1为本实施例制得的多孔碳化硅陶瓷工装的网格方柱结构图。将加工好的多孔碳化硅陶瓷工装实心面朝下,加工面朝上,平放于炉膛承重板上。将待烧制的陶瓷生坯(陶瓷生坯的尺寸小于多孔碳化硅陶瓷工装的***尺寸)放置于多孔碳化硅陶瓷工装的上面进行烧制得到陶瓷成品。
实施例2
一种多孔碳化硅陶瓷工装,含有以下组分:碳化硅92%,二氧化硅6%,三氧化二铁1%,二氧化钛1%;多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有网格圆柱,每个网格圆柱的直径为15mm,相邻圆柱柱间距20mm,圆柱高度(即网格槽深)为12mm。
上述多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法,包括以下步骤:按配比称取原料,混合后放置于模具内进行压制成型,在温度1350℃进行烧制,烧制完成后,在机械加工机床CNC上选用直径20mm的磨头按三维设定参数进行加工,得到多孔碳化硅陶瓷工装。多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面与底面的平整度控制在1mm以内。
将加工好的多孔碳化硅陶瓷工装实心面朝下,加工面朝上,平放于炉膛承重板上。将待烧制的陶瓷生坯(陶瓷生坯的尺寸小于多孔碳化硅陶瓷工装的***尺寸)放置于多孔碳化硅陶瓷工装的上面进行烧制得到陶瓷成品。
实施例3
一种多孔碳化硅陶瓷工装,含有以下组分:碳化硅94%,二氧化硅5%,三氧化二铁0%,二氧化钛1%;多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有网格方柱,每个网格方柱的上表面面积为25mm×25mm,相邻方柱间距30mm,方柱高度(即网格槽深)为15mm。
上述多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法,包括以下步骤:按配比称取原料,混合后放置于模具内进行压制成型,在温度1400℃进行烧制,烧制完成后,在机械加工机床CNC上选用直径10mm的磨头按三维设定参数进行加工,得到多孔碳化硅陶瓷工装。多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面与底面的平整度控制在1mm以内。
将加工好的多孔碳化硅陶瓷工装实心面朝下,加工面朝上,平放于炉膛承重板上。将待烧制的陶瓷生坯(陶瓷生坯的尺寸小于多孔碳化硅陶瓷工装的***尺寸)放置于多孔碳化硅陶瓷工装的上面进行烧制得到陶瓷成品。
对比例1
对比例1为市售的堇青石材质的匣钵工装,其成分组成为:MgO 15%,Al2O3 40%,SiO245%。
产品效果测试
对实施例1-3和对比例1中的工装进行材料性能、排胶脂性能和促氧化性能的测试,测试结果如表1所示:
表1
通过表1可知,相比于对比例1,实施例1-3采用碳化硅陶瓷作为工装材质,具有受热膨胀系数小和抗折强度大等优势,因此可以减少工装受热时的变形;还具有孔隙率高的优点,使得陶瓷制品在烧制时的气氛充分,实现在低温段(100-500℃)良好的排胶脂,在高温段(900-1400℃)实现良好的氧化过程。本发明还通过在碳化硅陶瓷的朝上面设置网格状的方柱和圆柱,所形成的凹槽增加了排胶脂和氧化通道,进一步提高了陶瓷制品的烧制品质。
Claims (10)
1.一种多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,按质量分数计,所述多孔碳化硅陶瓷工装含有以下组分:碳化硅90-95%,二氧化硅3-10%,三氧化二铁0-2%,二氧化钛0-2%;所述多孔碳化硅陶瓷工装的朝上面设置有经切割而成的网格结构;所述多孔碳化硅陶瓷工装的内部孔径≤1.5mm,孔隙率为30%-50%。
2.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格结构的槽深为12-16mm。
3.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格结构选自网格方柱或网格圆柱中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格方柱的上表面的边长为3-30mm。
5.根据权利要求3所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格圆柱的直径为3-30mm。
6.根据权利要求1所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格结构中相邻柱体的间距为3-40mm。
7.根据权利要求6所述的多孔碳化硅陶瓷工装,其特征在于,所述网格结构中相邻柱体的间距为10-15mm。
8.一种权利要求1至7任一项所述的多孔碳化硅陶瓷工装的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:造粒、成型、烧制和切削加工。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述烧制的温度为1300-1400℃。
10.权利要求1至7任一项所述的多孔碳化硅陶瓷工装在烧制陶瓷制品中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200410 |