CN114750265A - 一种陶瓷辊压装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种陶瓷辊压装置和方法,包括:包含第一压辊和第二压辊的辊压机,对陶瓷叠层件进行通电加热的电源、其中,第一压辊和第二压辊之间的空隙用于放置陶瓷,以在辊压机开启状态下对通电加热的陶瓷叠层件进行辊压。通过通电来加热炭毡和碳布等导电发热材料,对置于内部的材料进行加温实现了用非常简易的装置和步骤对陶瓷快速升温的目的,使陶瓷能够在几秒内迅速升温至能够塑性变形的温度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及材料技术领域,尤其是一种陶瓷辊压装置和方法。
背景技术
陶瓷材料是日常生产中经常使用的材料,陶瓷具有相对较高的熔点,使其塑性变形需要加热到接近熔点的温度,如在高温炉中对陶瓷进行热冲压、热挤压等塑性变形加工。、
但是,由于多数陶瓷材料因为材料的化学键等本征特性,常温下缺乏塑性变形的能力,不能像金属一样进行轧制等加工,必须使用高温炉等设备,对陶瓷进行快速升温并进行轧制,从而导致陶瓷材料的加工受限。
发明内容
本发明实施例提供一种陶瓷辊压装置和方法。
一种陶瓷辊压装置,包括:包含第一压辊和第二压辊的辊压机,对陶瓷叠层件进行通电加热的电源、其中,第一压辊和第二压辊之间的空隙用于放置陶瓷,以在辊压机开启状态下对通电加热的陶瓷叠层件进行辊压。
进一步地,将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件。
进一步地,电源的正极和负极分别与陶瓷叠层件中陶瓷两侧的碳布或炭毡相连。
进一步地,氧化铝毡的尺寸大于碳布或炭毡的尺寸,以进行辊压时陶瓷不接触第一压辊和第二压辊。
进一步地,第一压辊和第二压辊为氮化硅辊或氧化铝辊。
进一步地,第一压辊和第二压辊的间的空隙间距为0-5mm,长度为50-150mm。
一种陶瓷辊压方法,应用于上述的陶瓷辊压装置,其中,陶瓷辊压方法包括:
将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件;
将陶瓷叠层件置于第一压辊和第二压辊之间的间隙中,开启电源对碳布或炭毡进行通电加热;
当碳布或炭毡的温度达到预设温度时启动辊压机,对陶瓷叠层件进行挤压。
进一步地,还包括:在挤压陶瓷叠层件时辊压机的转速为0-20转/分钟。
进一步地,陶瓷叠层件中的陶瓷为如氧化锆、氧化铝、氧化铋、钛酸钡、氮化硅或碳化硅中的至少一种。
进一步地,还包括:通过调节碳布/炭毡的厚度、尺寸或通电电流的大小改变加热温度。
本发明实施例的有益效果是:本发明是一种快速烧结法,即通过通电来加热炭毡和碳布等导电发热材料,对置于内部的材料进行加温的方法。快速烧结法只需在碳布/炭毡的两端加直流电源,加载电流,则可以实现加热炭毡/碳布。调整碳布/炭毡的电阻(通过调整尺寸和厚度)和电流大小,可以获得不同的加热温度。其已经实现对氧化物陶瓷(如氧化锆、氧化铝、氧化铋等)、多元陶瓷(如钛酸钡等)以及非氧化物陶瓷(如氮化硅、碳化硅等)的烧结,陶瓷从生坯迅速致密化,还实现了对前驱体陶瓷(如SiCO)的热解,使聚合物迅速陶瓷化。本发明利用快速烧结技术,实现了用非常简易的装置和步骤对陶瓷快速升温的目的,使陶瓷能够在几秒内迅速升温至能够塑性变形的温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种陶瓷辊压装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示,一种陶瓷辊压装置,包括:包含第一压辊和第二压辊的辊压机,对陶瓷叠层件进行通电加热的电源、其中,第一压辊和第二压辊之间的空隙用于放置陶瓷,以在辊压机开启状态下对通电加热的陶瓷叠层件进行辊压。
本实施例中,将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件。将电源的正极和负极分别与陶瓷叠层件中陶瓷两侧的碳布或炭毡相连。其中,氧化铝毡的尺寸大于碳布或炭毡的尺寸,以进行辊压时陶瓷不接触第一压辊和第二压辊。
本实施例中,在辊压过程中,通过前后两个压辊对竖直放置的陶瓷进行辊压。其中,精密辊压机的双辊间距为0-5mm,精度为±0.1mm;压辊长度为50-150mm。第一压辊和第二压辊为绝缘陶瓷,例如氮化硅辊或氧化铝辊制成,尺寸精度为±0.02mm。辊压机的转速为0-20转/分钟。如需轧制大件或厚件陶瓷制品,须配合陶瓷尺寸,放大压辊长度、压辊间距、辊压机的功率等,并调整压辊尺寸精度等参数。
本发明实施例还提供一种陶瓷辊压方法,应用于上述的陶瓷辊压装置,其中,陶瓷辊压方法包括:
步骤一、将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件;
步骤二、将陶瓷叠层件置于第一压辊和第二压辊之间的间隙中,开启电源对碳布或炭毡进行通电加热;
步骤三、当碳布或炭毡的温度达到预设温度时启动辊压机,对陶瓷叠层件进行挤压。
具体地,在辊压过程中还包括:在挤压陶瓷叠层件时辊压机的转速为0-20转/分钟。其中,陶瓷叠层件中的陶瓷为如氧化锆、氧化铝、氧化铋、钛酸钡、氮化硅或碳化硅中的至少一种。通过调节碳布/炭毡的厚度、尺寸或通电电流的大小改变加热温度。
需要说明的是,将陶瓷置于两块碳布或炭毡之间后再放置于两块尺寸较大的氧化铝毡之间,使得碳布或炭毡不会直接接触陶瓷辊。然后再将氧化铝毡-碳布(炭毡)-陶瓷件-碳布(炭毡)-氧化铝毡这个叠层结构,整体的放入辊压机两个陶瓷辊之间,调整压辊的间距,使之接触压辊。之后,对碳布或炭毡通电,碳布或炭毡会迅速升温,以施加电流的大小来控制升温速度和终温。启动辊压机,将氧化铝毡-碳布(炭毡)-陶瓷件-碳布(炭毡)-氧化铝毡这个叠层结构进行挤压并缓慢推动。依据需要缓慢调小两辊间距,使陶瓷板获得更大的塑性变形量。停止压辊转动。并断掉加热碳布或炭毡的电流。等待温度降至接近室温,取出陶瓷部件。
本发明实施例是一种快速烧结法,即通过通电来加热炭毡和碳布等导电发热材料,对置于内部的材料进行加温的方法。快速烧结法只需在碳布/炭毡的两端加直流电源,加载电流,则可以实现加热炭毡/碳布。调整碳布/炭毡的电阻(通过调整尺寸和厚度)和电流大小,可以获得不同的加热温度。其已经实现对氧化物陶瓷(如氧化锆、氧化铝、氧化铋等)、多元陶瓷(如钛酸钡等)以及非氧化物陶瓷(如氮化硅、碳化硅等)的烧结,陶瓷从生坯迅速致密化,还实现了对前驱体陶瓷(如SiCO)的热解,使聚合物迅速陶瓷化。本发明利用快速烧结技术,实现了用非常简易的装置和步骤对陶瓷快速升温的目的,使陶瓷能够在几秒内迅速升温至能够塑性变形的温度。
实施例1
利用陶瓷辊压装置中前后两个压辊对竖直放置的陶瓷进行辊压。压辊材质为氮化硅陶瓷,尺寸精度为±0.02mm。辊压机的双辊间距可调,为0-5mm,精度为±0.1mm。压辊长度为100mm。辊压机的转速为0-10转/分钟。其中,待辊压陶瓷为氧化锆陶瓷板,其目的是将氧化锆陶瓷板进行辊压,发生塑性变形,厚度减薄,长度和宽度随之变化。具体方法包括:
1、将氧化锆置于两块碳布之间,再放置于两块尺寸较大的氧化铝毡之间,使得碳布不会直接接触陶瓷辊。氧化锆板尺寸为10×1×100mm;碳布宽20mm、长150mm,能够包住氧化锆板;氧化铝毡宽40mm。
2、将氧化铝毡-碳布-氧化锆陶瓷板-碳布-氧化铝毡这个叠层结构,整体的放入辊压机两个陶瓷辊之间,调整压辊的间距,使之接触压辊。
3、将碳布通电,给并施加20A的电流,隔着氧化铝毡能看到碳布的发光发热状态。用红外测温仪观察,温度大致为1400摄氏度。启动辊压机,将氧化铝毡-碳布-氧化锆陶瓷板-碳布-氧化铝毡这个叠层结构进行挤压并缓慢推动。
4、依据需要缓慢调小两辊间距,使氧化锆陶瓷板获得更大的塑性变形量。
5、停止压辊转动。并断掉加热碳布的电流。等待温度降至接近室温,取出辊压变薄的氧化锆陶瓷板。
以上所述仅是本发明的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷辊压装置,其特征在于,包括:包含第一压辊和第二压辊的辊压机,对陶瓷叠层件进行通电加热的电源、其中,第一压辊和第二压辊之间的空隙用于放置陶瓷,以在辊压机开启状态下对通电加热的陶瓷叠层件进行辊压。
2.根据权利要求1所述的陶瓷辊压装置,其特征在于,将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件。
3.根据权利要求2所述的陶瓷辊压装置,其特征在于,电源的正极和负极分别与陶瓷叠层件中陶瓷两侧的碳布或炭毡相连。
4.根据权利要求1或2所述的陶瓷辊压装置,其特征在于,氧化铝毡的尺寸大于碳布或炭毡的尺寸,以进行辊压时陶瓷不接触第一压辊和第二压辊。
5.根据权利要求1所述的辊压装置,其特征在于,第一压辊和第二压辊为氮化硅辊或氧化铝辊。
6.根据权利要求1所述的辊压装置,其特征在于,第一压辊和第二压辊之间的空隙间距为0-5mm,长度为50-150mm。
7.一种陶瓷辊压方法,其特征在于,应用于权利要求1所述的陶瓷辊压装置,其中,陶瓷辊压方法包括:
将陶瓷置于碳布或炭毡之间,再将包含陶瓷的碳布或炭毡置于氧化铝毡之间形成陶瓷叠层件;
将陶瓷叠层件置于第一压辊和第二压辊之间的间隙中,开启电源对碳布或炭毡进行通电加热;
当碳布或炭毡的温度达到预设温度时启动辊压机,对陶瓷叠层件进行挤压。
8.根据权利要求7所述的陶瓷辊压方法,其特征在于,还包括:在挤压陶瓷叠层件时辊压机的转速为0-20转/分钟。
9.根据权利要求7所述的陶瓷辊压方法,其特征在于,陶瓷叠层件中的陶瓷为如氧化锆、氧化铝、氧化铋、钛酸钡、氮化硅或碳化硅中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的陶瓷辊压方法,其特征在于,还包括:通过调节碳布/炭毡的厚度、尺寸或通电电流的大小改变加热温度。
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