CN103601472A - 氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺 - Google Patents

氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺 Download PDF

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CN103601472A CN201310513932.1A CN201310513932A CN103601472A CN 103601472 A CN103601472 A CN 103601472A CN 201310513932 A CN201310513932 A CN 201310513932A CN 103601472 A CN103601472 A CN 103601472A
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陈凤宇
卢超
李永沛
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Abstract

本发明涉及线性尺寸的测量工具领域，具体为一种氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺。一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：a.配料；b.球磨；c.制模；d.浇注；e.干燥；f.烧结；g.检验；h.加工；i.清洗。本发明化学性质稳定，抗蚀性强，硬度高，热膨胀系数小，精度高。

Description

氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺
技术领域
本发明涉及线性尺寸的测量工具领域，具体为一种氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺。
背景技术
尺是常用的测量工具，一般采用塑料、木材、金属等材料制成。由于塑料和木材的机械性能不理想，如：硬度低、热膨胀系数大，因此用于精密测量的尺如游标卡尺、螺旋千分尺等现通常采用金属材料制造。但是随着测量精度要求的提高，金属材料仍旧难以满足要求，如金属材料可能被锈蚀或被磁化，金属材料仍具有较大的热膨胀系数，测量工具要求能有性能更优异的材料出现以满足精度的要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种化学性质稳定、抗蚀性强、硬度高、热膨胀系数小的测量工具，本发明公开了一种氧化锆陶瓷尺的制造方法及其制成的尺。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
a. 配料：将基料和结合剂混合均匀制成干料，基料和结合剂的质量之比为50～60:1；
基料为金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物和金属硅化物中的任意一种，其中：金属氧化物选用氧化铝、氧化锆、氧化镁和氧化铍中的任意一种；金属碳化物选用碳化钛、碳化硅、碳化钨中的任意一种；金属氮化物选用氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽中的任意一种；金属硼化物选用硼化钛、硼化钽、硼化钒、硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌和硼化铪中的任意一种；金属硅化物选用硅化锰、硅化铁、硅化钴、硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、硅化钽、硅化钼、硅化钨和硅化钡中的任意一种；
结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比10～20:1的比例混合，将干料和去离子水混合调制成浆料，浆料的粘度值为：用100ml浆料涂4杯测试粘度，粘度值在25sec～45sec，对浆料作抽真空除泡处理；
b. 球磨：将配料获得的浆料在高速球磨机内实施球磨，球磨内衬层为氧化锆层，球磨的介质为氧化锆球，球磨时间不低于24hour，球磨后浆料的粒径不大于0.2μm，浆料的比表面积（即单位质量的表面积）不小于40000cm2/g；
c. 制模：采用塑料或金属材料根据尺的形状制作模具；
d. 浇注：把球磨后的浆料浇注到模具内，并待浆料凝固；
e. 干燥：将浇注后置于模具内的浆料在常温下静置，待其干燥，静置时间不少于36hour；
f. 烧结：将干燥后的浆料放入箱式炉内烧结制成毛坯，烧结温度在1600℃～2000℃；
g. 检验：检验烧结后的毛坯，毛坯的密度不低于6.0g/cm3，毛坯的硬度不小于HV1400；
h. 加工：对检验合格后的毛坯按尺的要求加工成氧化锆陶瓷尺，加工时包括将零件组装成成品和在尺面上印制刻度；
i. 清洗：对加工后的尺实施超声波清洗，清洗完成后包装入库。
所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：步骤a时，基料和结合剂的质量之比为55:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比15:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度为1800℃。
所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：步骤h时，对检验合格后的毛坯加工成的氧化锆陶瓷尺为游标卡尺、螺旋千分尺或直角尺。
所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法制成的尺，其特征是：采用如上所述方法制造而成。
本发明采用氧化锆为原料，以原位凝胶的成型工艺制造，充分利用了陶瓷的优异性能，具有如下优点：
1. 硬度高，耐磨性好，尺的精度更高；
2. 非金属材料，不能磁化；
3. 热膨胀系数小，受环境变化影响更小；
4. 耐腐蚀性强。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按如下步骤依次实施：
a. 配料：将基料和结合剂混合均匀制成干料，基料和结合剂的质量之比为50:1，基料为氧化锆，结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比10:1的比例混合，将干料和去离子水混合调制成浆料，浆料的粘度值为：用100ml浆料涂4杯测试粘度，粘度值在25sec～45sec，对浆料作抽真空除泡处理；
a. 配料：将基料和结合剂混合均匀制成干料，基料和结合剂的质量之比为50～60:1；基料为金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物和金属硅化物中的任意一种，本实施例选用氧化铝；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比10～20:1的比例混合，将干料和去离子水混合调制成浆料，浆料的粘度值为：用100ml浆料涂4杯测试粘度，粘度值在25sec～45sec，对浆料作抽真空除泡处理；
b. 球磨：将配料获得的浆料在高速球磨机内实施球磨，球磨内衬层为氧化锆层，球磨的介质为氧化锆球，球磨时间不低于24hour，球磨后浆料的粒径不大于0.2μm，浆料的比表面积（即单位质量的表面积）不小于40000cm2/g；
c. 制模：采用塑料或金属材料根据游标卡尺的形状制作模具；
d. 浇注：把球磨后的浆料浇注到模具内，并待浆料凝固；
e. 干燥：将浇注后置于模具内的浆料在常温下静置，待其干燥，静置时间不少于36hour；
f. 烧结：将干燥后的浆料放入箱式炉内烧结制成毛坯，烧结温度在1600℃；
g. 检验：检验烧结后的毛坯，毛坯的密度不低于6.0g/cm3，毛坯的硬度不小于HV1400；
h. 加工：对检验合格后的毛坯按游标卡尺的要求加工成氧化锆陶瓷的游标卡尺，加工时包括将零件组装成成品和在尺面上印制刻度；加工后应进行校验，即将生产合格的游标卡尺和高精度仪器或标准件进行比较，以确定准确度，校验分为内校和外校；
i. 清洗：对加工后的游标卡尺实施超声波清洗，清洗完成后包装入库。
实施例2
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氧化镁；基料和结合剂的质量之比为51:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比11:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1640℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例3
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氧化铍；基料和结合剂的质量之比为52:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比12:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1680℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例4
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用碳化钛；基料和结合剂的质量之比为53:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比13:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1720℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例5
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用碳化硅；基料和结合剂的质量之比为54:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比14:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1760℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例6
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氧化锆；基料和结合剂的质量之比为55:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比15:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1800℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例7
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用碳化钨；基料和结合剂的质量之比为56:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比16:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1840℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例8
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氮化钛；基料和结合剂的质量之比为57:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比17:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1880℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例9
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氮化硼；基料和结合剂的质量之比为58:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比18:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1920℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例10
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氮化硅；基料和结合剂的质量之比为59:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比19:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在1960℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例11
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：
步骤a时，基料选用氮化钽；基料和结合剂的质量之比为60:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比20:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度在2000℃。
其他步骤都和实施例1同。
实施例12
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化钛。其他步骤都和实施例1同。
实施例13
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化钽。其他步骤都和实施例2同。
实施例14
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化钒。其他步骤都和实施例3同。
实施例15
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化铬。其他步骤都和实施例4同。
实施例16
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化锆。其他步骤都和实施例5同。
实施例17
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化钨。其他步骤都和实施例6同。
实施例18
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化钼。其他步骤都和实施例7同。
实施例19
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化铌。其他步骤都和实施例8同。
实施例20
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硼化铪。其他步骤都和实施例9同。
实施例21
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化锰。其他步骤都和实施例10同。
实施例22
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化铁。其他步骤都和实施例11同。
实施例23
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钴。其他步骤都和实施例1同。
实施例24
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化镍。其他步骤都和实施例2同。
实施例25
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钛。其他步骤都和实施例3同。
实施例26
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化锆。其他步骤都和实施例4同。
实施例27
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化铌。其他步骤都和实施例5同。
实施例28
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钒。其他步骤都和实施例6同。
实施例29
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化铌。其他步骤都和实施例7同。
实施例30
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为螺旋千分尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钽。其他步骤都和实施例8同。
实施例31
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为直角尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钼。其他步骤都和实施例9同。
实施例32
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为深度尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钨。其他步骤都和实施例10同。
实施例33
一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，所述尺为游标卡尺，按a. 配料；b. 球磨；c. 制模；d. 浇注；e. 干燥；f. 烧结；g. 检验；h. 加工；i. 清洗这9个步骤依次实施：步骤a时，基料选用硅化钡。其他步骤都和实施例11同。

Claims (5)

1. 一种氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
a. 配料：将基料和结合剂混合均匀制成干料，基料和结合剂的质量之比为50～60:1；
基料为金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物和金属硅化物中的任意一种，其中：金属氧化物选用氧化铝、氧化锆、氧化镁和氧化铍中的任意一种；金属碳化物选用碳化钛、碳化硅、碳化钨中的任意一种；金属氮化物选用氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽中的任意一种；金属硼化物选用硼化钛、硼化钽、硼化钒、硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌和硼化铪中的任意一种；金属硅化物选用硅化锰、硅化铁、硅化钴、硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、硅化钽、硅化钼、硅化钨和硅化钡中的任意一种；
结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比10～20:1的比例混合，将干料和去离子水混合调制成浆料，浆料的粘度值为：用100ml浆料涂4杯测试粘度，粘度值在25sec～45sec，对浆料作抽真空除泡处理；
b. 球磨：将配料获得的浆料在高速球磨机内实施球磨，球磨内衬层为氧化锆层，球磨的介质为氧化锆球，球磨时间不低于24hour，球磨后浆料的粒径不大于0.2μm，浆料的比表面积不小于40000cm2/g；
c. 制模：采用塑料或金属材料根据尺的形状制作模具；
d. 浇注：把球磨后的浆料浇注到模具内，并待浆料凝固；
e. 干燥：将浇注后置于模具内的浆料在常温下静置，待其干燥，静置时间不少于36hour；
f. 烧结：将干燥后的浆料放入箱式炉内烧结制成毛坯，烧结温度在1600℃～2000℃；
g. 检验：检验烧结后的毛坯，毛坯的密度不低于6.0g/cm3，毛坯的硬度不小于HV1400；
h. 加工：对检验合格后的毛坯按尺的要求加工成氧化锆陶瓷尺，加工时包括将零件组装成成品和在尺面上印制刻度；
i. 清洗：对加工后的尺实施超声波清洗，清洗完成后包装入库。
2. 如权利要求1所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：步骤a时，基料和结合剂的质量之比为55:1；结合剂为丙烯酰胺单体和交联剂N-N亚甲基丙烯酰胺以质量比15:1的比例混合；
步骤f时，烧结温度为1800℃。
3. 如权利要求1或2所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法，其特征是：步骤h时，对检验合格后的毛坯加工成的氧化锆陶瓷尺为游标卡尺、螺旋千分尺或直角尺。
4. 如权利要求1或2所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法制成的尺，其特征是：按权利要求1或2所述的方法制造而成。
5. 如权利要求3所述的氧化锆陶瓷尺的制造方法制成的尺，其特征是：按权利要求1或2所述的方法制造而成。
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