低收缩率的陶瓷胚体及其生产方法

摘要

本发明涉及一种低收缩率的陶瓷胚体及其生产方法，属于陶瓷生产技术领域。本发明中取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重量份硅酸锆在球磨机上制成浆料后，分别经过造粒、匀化、筛选，采用等静压法成型后在车床上加工成陶瓷胚体，制备出的陶瓷胚体密度为3.69~3.72g/cm3，1550℃高温烧结3小时后陶瓷胚体的收缩率为7.3~7.5%。本发明生产步骤简单，在原料中添加硅酸锆，降低了陶瓷粉料在成型过程中的摩擦力，使陶瓷胚体的密度更均匀；陶瓷胚体经高温烧结后收缩率低，制备出的陶瓷胚体适用于制成真空开关管用金属化陶瓷管壳。

权利要求

1.一种低收缩率的陶瓷胚体生产方法，其特征在于：包括如下步骤：（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，原料与球磨机中球石的质量比为3~

5:1，球磨22~24小时，球磨机转速为30~33r/min，得到粘度为6010~6020mpa.s的浆料；

（2）造粒：将球磨得到的浆料加入离心喷雾机入口，喷雾机喷头以16~18 Hz的频率旋转，得到的粉料粒径为95~230μm；

（3）匀化：将造粒后的粉料放入匀化机搅拌25~35min，匀化机转速12~15r/min；

（4）筛选：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，通过增压系统逐步加压，使等静压机的压力为220~260MPa，得到陶瓷胚体，等静压机作业的环境温度保持22~24℃；

（6）车加工：利用车床将陶瓷胚体制成所需要的形状；

所述步骤（1）中原料球磨时加入粘结剂PVA、软化剂乙二醇、助磨剂铵凝丙烯酸盐，所述粘结剂PVA的加入量为原料总质量的5~6%，所述软化剂乙二醇的加入量为原料总质量的1~

1.5%、所述助磨剂铵凝丙烯酸盐的加入量为原料总质量的0.5~1%；

所制备的陶瓷胚体经1550℃高温烧结3小时后的收缩率为7.3~7.5%。

2.采用权利要求1所述的低收缩率的陶瓷胚体生产方法制备的陶瓷胚体，其特征在于：所制备的陶瓷胚体密度大小为3.69~3.72g/cm³。

说明书

低收缩率的陶瓷胚体及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种陶瓷胚体的生产方法，具体涉及一种低收缩率的陶瓷胚体的生产方法，属于陶瓷生产技术领域。

背景技术

[0002] 陶瓷制品是根据陶瓷本身的致密方法通过将粉末材料处理成一定的状态，采用与产品相适配的加压方法将其加压，而后对其进行烧结而形成的，因此陶瓷材料在加压阶段的强度、加压后完成干燥处理以后的材料的强度，干燥过程的收缩和烧结过程中的收缩，以及在烧结过程中材料的软化造成的变性的这些特性都直接影响着陶瓷制品的质量。陶瓷制品应用的领域十分广泛，但不同领域应用的陶瓷制品的特性的要求也有所不同。生产真空开关管用金属化陶瓷管壳胚体中会用到陶瓷制品，真空开关管用金属化陶瓷管壳通过管内真空的优良绝缘性熄灭强电通断时产生的电弧，能够避免事故和意外的发生，在电力、冶金等配电系统中具有广泛的应用，因此对需要的陶瓷胚体性能要求较高，需要制备的陶瓷胚体收缩率较小，密度较为均匀，但目前生产的陶瓷胚体烧结后收缩率大小为16%左右且陶瓷胚体的密度分布不均。陶瓷胚体的收缩率越大使用中产品变形越严重，如：口径歪扭不圆、几何形状有不规则的改变等，这些将直接影响着真空开关管用金属化陶瓷管壳的使用质量。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决现有技术生产的陶瓷胚体烧结后收缩率高，密度分布不均的缺点，提供了一种步骤简单的低收缩率陶瓷胚体生产方法，生产的陶瓷胚体收缩率低，密度均匀。

[0004] 本发明采用如下技术方案：一种低收缩率的陶瓷胚体的生产方法，包括如下步骤：

[0005] （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，原料与球磨机中球石的质量比为3~5:1，球磨22~24小时，球磨机转速30~33r/min，得到粘度6010~6020mpa.s的浆料；

[0006] （2）造粒：将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；

[0007] （3）匀化：将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能够清理粉料中的铁及铁的氧化物等杂质；

[0008] （4）筛选：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；

[0009] （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，通过增压系统逐步加压，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℃；

[0010] （6）车加工：利用车床将陶瓷胚体制成所需要的形状。

[0011] 进一步的，所述步骤（1）中原料球磨时加入粘结剂PVA、软化剂乙二醇、助磨剂铵凝丙烯酸盐，所述粘结剂PVA的加入量为原料总质量的5~6%，所述软化剂乙二醇的加入量为原料总质量的1~1.5%、所述助磨剂铵凝丙烯酸盐的加入量为原料总质量的0.5~1%。

[0012] 进一步的，采用该种生产的陶瓷胚体密度大小为3.69~3.72g/cm³，经1550℃高温烧结3小时后的收缩率为7.3~7.5%。

[0013] 本发明生产步骤简单，在原料中添加硅酸锆，降低了陶瓷粉料在成型过程中的摩擦力，使陶瓷胚体的密度更均匀；相较于传统的干压、热压铸靠双向或单向施加压力，采用等静压成型机通过液体传压，使得陶瓷胚体的各个表面受到了相等的压强，陶瓷胚体密度均匀性高，本发明中的陶瓷胚体经高温烧结后收缩率低。

附图说明

[0014] 图1为本发明中烧结温度对陶瓷胚体密度的影响曲线。

具体实施方式

[0015] 下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0016] 实施例一：

[0017] 一种低收缩率的陶瓷胚体的生产方法，包括如下步骤：

[0018] （1）原料球磨

[0019] 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；

[0020] （2）造粒

[0021] 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；

[0022] （3）匀化

[0023] 将造粒后的粉料放入匀化机搅拌25min，匀化机转速13r/min；

[0024] （4）筛选

[0025] 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；

[0026] （5）成型

[0027] 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，通过增压系统逐步加压，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℃；

[0028] （6）车加工

[0029] 利用车床将陶瓷胚体制成外径为109.8mm、内径为94.6mm、高度为75.8mm的管状。

[0030] 将上述生产的管状陶瓷胚体置于天然气烧结炉中进行高温烧结，温度为1550℃，烧结时间为3小时，高温烧结后陶瓷胚体的外径为101.6mm、内径87.5mm、高度为70.1mm，陶瓷胚体的收缩率为7.5%。

[0031] 陶瓷胚体密度的测定方法：将烧结后的陶瓷胚体切割成2*2mm的小块，利用分析天平测量其密度为3.71g/cm³。

[0032] 实施例二：

[0033] 一种低收缩率的陶瓷胚体的生产方法，包括如下步骤：

[0034] （1）原料球磨

[0035] 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；

[0036] （2）造粒

[0037] 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；

[0038] （3）匀化

[0039] 将造粒后的粉料放入匀化机搅拌30min，匀化机转速12r/min；

[0040] （4）筛选

[0041] 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；

[0042] （5）成型

[0043] 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，通过增压系统逐步加压，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℃；

[0044] （6）车加工

[0045] 利用车床将陶瓷胚体制成外径110.1mm、内径93.7mm、高度75.3mm的管状。

[0046] 将上述制备的管状陶瓷胚体置于天然气烧结炉中进行高温烧结，温度为1550℃，烧结时间为3小时，高温烧结后陶瓷胚体的外径102.1mm、内径86.9mm、高度69.8mm，陶瓷胚体的收缩率为7.3%。

[0047] 陶瓷胚体密度的测定方法：将烧结后的产品切割成2*2mm的小块，利用分析天平测量其密度为3.69g/cm³。

[0048] 实施例三：

[0049] 一种低收缩率的陶瓷胚体的生产方法，包括如下步骤：

[0050] （1）原料球磨

[0051] 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；

[0052] （2）造粒

[0053] 浆料加入离心喷雾机入口，喷雾机喷头以18 Hz/RPM的频率旋转，得到的粉料粒径95~210μm；

[0054] （3）匀化

[0055] 将造粒后的粉料放入匀化机搅拌35min，匀化机转速15r/min；

[0056] （4）筛选

[0057] 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；

[0058] （5）成型

[0059] 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，通过增压系统逐步加压，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℃；

[0060] （6）车加工

[0061] 利用车床将陶瓷胚体制成外径107.2mm、内径93mm、高度75.7mm的管状。

[0062] 将上述制备的管状陶瓷胚体置于天然气烧结炉中进行高温烧结，温度为1550℃，烧结时间为3小时，高温烧结后陶瓷胚体的外径为99.4mm、内径为86.2mm、高度为70.2mm，陶瓷胚体的收缩率为7.3%。

[0063] 陶瓷胚体密度的测定方法：将烧结后的陶瓷胚体切割成2*2mm的小块，利用分析天平测量其密度为3.72g/cm³。

[0064] 如图1所示，经等静压机出来的陶瓷胚体密度为3.1g/cm³,经过高温烧结，随着温度的升高陶瓷胚体的密度变大，到1550℃时，密度得到最大值3.72 g/cm³，之后随着温度的升高，陶瓷里的玻璃晶像相挥发完全，陶瓷的密度保持在3.6~3.7 g/cm³。