CN104291814A - 陶瓷耳机及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷耳机的制造方法，包括：将陶瓷粉体与有机粘结剂进行加压混炼，形成浆料；其中，所述有机粘结剂包括60～90质量份POM、10～20质量份PE、10～20质量份EVA、10～20质量份PW、5～10质量份SA；将浆料进行挤出造粒，获得注塑颗粒；用陶瓷耳机模具将注塑颗粒注射成型，生成生胚；将生胚进行催化脱脂；其中所述催化脱脂中催化剂为50％～90％硝酸；将脱脂后的生胚进行烧结。本发明的方法，采用上述成分的有机粘结剂并在后续步骤中用硝酸催化脱脂，大大缩短了生产周期、并且避免了导致产生的软化变形、开裂等缺陷，提升了良品率。

Description

陶瓷耳机及制造方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种陶瓷耳机及制造方法。
背景技术
现有陶瓷耳机制作，都是选用蜡基的油萃取喂料，然后进行注射成型。其中蜡基具有可反复加热，可根据分子量大小及分布来调节其脱脂阶段的热降解性的有点，因此被最常用作为陶瓷耳机产品的注塑喂料。但是蜡基本身因为内应力较大，且释放较慢，所以需要在高温下长时间脱脂，且脱脂的过程中生胚易出现塌陷和变形等缺陷，因此上述现有的做法导致生产周期长、良品率低(容易开裂)、残炭率高污染环境的缺点。
发明内容
本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种生产周期短、良品率高的且无污染的陶瓷耳机的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：
一种陶瓷耳机的制造方法，包括如下步骤：
将所述陶瓷粉体与有机粘结剂进行加压混炼，形成浆料；其中，所述有机粘结剂包括60～90质量份POM、10～20质量份PE、10～20质量份EVA、10～20质量份PW、5～10质量份SA；
将所述浆料进行挤出造粒，获得注塑颗粒；
用陶瓷耳机模具将所述注塑颗粒注射成型，生成生胚；
将所述生胚进行催化脱脂；其中所述催化脱脂中催化剂为50％～90％硝酸蒸汽；
将所述脱脂后的生胚进行烧结，得半成品；
将所述半成品进行表面处理即为本发明的陶瓷耳机。
本发明的上述方法，采用注射成型方法生产陶瓷耳机，以陶瓷粉末为主体，将陶瓷粉料和有机物粘结剂按80～90∶10～20的重量比混合；通过密炼混合后造粒获得注射喂料，采用注射成型工艺制作坯体，催化脱脂炉催化脱脂处理，通过高温烧结制成陶瓷耳机毛坯，在经过离心抛光，制造出合格的陶瓷耳机。上述有机粘结剂与陶瓷粉料混炼后可以提升生胚和成品的性能外，并且其中的POM这一物料作为粘结剂的主要成分，在后续脱脂的过程中，在硝酸催化剂的催化下发生固～气反应后，具有较高的蒸汽压，能从坯体中迅速扩散出去，所以脱脂速度大大提升。因此脱脂过程可只需持续1～2小时即可完成，而相比一般的蜡基喂料在生产油排胶需要60小时左右的时长，工艺周期大大缩短。并且催化脱脂过程中温度控制在100～150℃的条件下，这一温度范围低于POM的熔点(190℃)，所以在脱脂过程中没有POM液相产生，最终可以避免了导致产生的软化变形、开裂等缺陷，提升了良品率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种，包括如下步骤：
S10，按照陶瓷粉体与有机粘结剂质量比为80～90∶10～20获取陶瓷粉体和有机粘结剂；
S20，将陶瓷粉体和有机粘结剂加压混炼，得混合浆料；
S30，将混合浆料进行挤出造粒；
S40，注射成型生成生胚；
S50，对生胚进行催化脱脂；
S60，对脱脂后的生胚进行烧结、抛光处理后，即得成品。
其中在本发明上述步骤S10中，陶瓷粉体的原料采用通用的氧化锆，氧化铝，碳化硅，氮化硅等常规陶瓷原料进行；而在本发明中上述有机粘结剂特异性针对制造过程进行配料，包括：POM含量60～90质量份，PE含量10～20质量份，EVA含量10～20质量份，PW含量10～20质量份，SA含量5～10质量份。有机粘结剂的组分中POM(聚甲醛)具有很强的极性，能够与陶瓷粉结合较好，从而提升坯体的强度，使生坯密度也非常高，有利于烧结；进一步其中PE作为骨架支撑，控制变形量，SA作为表面活性剂加入，提高喂料性能；PW作为填充料，增加稳定性；同时EVA使整体物料的耐环境应力开裂性得到了提高，是陶瓷粉料对填料的受容性增大。并且在有机粘结剂中通过合理的比例调整，相界的粘度与流动性在最佳的状态，最大化地提升有机粘结剂的粉末装载量。
进一步在步骤S20中将陶瓷粉料与有机粘结剂在加压条件下进行混炼，加压进行混合搅拌，使得陶瓷粉体和粘结剂更好渗透结合在一起，保证喂料的均匀性。
在步骤S20之后，将混炼后的混合浆料进行挤出造粒，根据所需陶瓷耳机产品的品质要求以及上述物料组成成分，在该步骤中优选控制造粒尺寸在5mm～8mm，造粒温度150℃～300℃。
在造粒之后进行注射成型，在制造过程中根据物料量规格和产品模具，优选一模4出，注射成型中控制注射温度150℃～300℃，是生胚的性能最优。
然后在步骤S50中，将生胚进行催化脱脂；其中在本发明中催化脱脂的过程采用浓度50％～90％硝酸蒸汽进行催化，并控制温度100℃～150℃；持续时间大致1～2小时即可完成。
进一步步骤S60将完成后将脱脂后的生胚进行烧结、并进行表面处理(如抛光打磨)后即为成品。其中烧结的过程中，采用3-5℃/min升温到1400-1800℃，保温60-120min，然后自然冷却、出炉，即为本发明制备的陶瓷耳机产品。
本发明的上述方法，采用注射成型方法生产陶瓷耳机，以陶瓷粉末为主体，将陶瓷粉料和有机物粘结剂按80～90∶10～20的重量比混合；通过密炼混合后造粒获得注射喂料，采用注射成型工艺制作坯体，催化脱脂炉催化脱脂处理，通过高温烧结制成陶瓷耳机毛坯，在经过离心抛光，制造出合格的陶瓷耳机。上述有机粘结剂与陶瓷粉料混炼后可以提升生胚和成品的性能外，并且其中的POM这一物料作为粘结剂的主要成分，在后续脱脂的过程中，在硝酸催化剂的催化下发生固～气反应后，具有较高的蒸汽压，能从坯体中迅速扩散出去，所以脱脂速度大大提升。因此脱脂过程可只需持续1～2小时即可完成，而相比一般的蜡基喂料在生产油排胶需要60小时左右的时长，工艺周期大大缩短。并且催化脱脂过程中温度控制在100～150℃的条件下，这一温度范围低于POM的熔点(190℃)，所以在脱脂过程中没有POM液相产生，最终可以避免了导致产生的软化变形、开裂等缺陷，提升了良品率。并且不使用昂贵的有机溶剂萃取，改用可以回收的硝酸，成本低；最终的各种物质可以进行回收，环保无污染。
为了使本发明的实现以及进步性效果的体现更能被本领域技术人员理解，以下通过实施例和产品性能测试效果进行举例说明。
实施例1
在该实施例1中，采用陶瓷粉体配料为氧化锆；有机粘结剂配料中按质量份包括80份POM、15份PE、16份EVA、14份PW、8份SA。
S10，称取240g氧化锆陶瓷粉体、60g有机粘结剂进行混合配料。
S20，将步骤S10中的混合物料置于搅拌机中进行加压搅拌，使其充分混匀得到均一的混合浆料。
S30，将步骤S20中混炼得到的浆料置入造粒机中进行造粒，造粒温度200℃，设定造粒尺寸5mm。
S40，将步骤S30中获得的造粒在注射模具的辅助下用注射成型机注射成型，生成预定形状的生胚；其中注射的温度为200℃，注射压力60Mpa；然后放置一段时间待生胚稳定成型。在这一步骤中，注射模具可以根据实际需要进行自制，模具中型腔的形状可以根据所需的陶瓷形状进行设计。
S50，然后将步骤S40获得的生胚置于催化脱脂炉中进行脱脂；脱脂过程中采用浓度60％的硝酸作为脱脂催化剂、温度控制120℃，时间2h。
S60，将步骤S50中排胶处理后的生胚置于陶瓷坩埚内；然后将陶瓷坩埚放入高温真空炉内进行烧结，烧结气氛为氮气氛，烧结过程中采用3℃/min升温到1490℃，保温60min，然后自然冷却，出炉。出炉后进行表面抛光、磨削处理；即为成品。
实施例2
在该实施例2中，采用陶瓷粉体配料为氧化锆；有机粘结剂配料中按质量份包括60份POM、18份PE、18份EVA、18份PW、9份SA。
S10，取270g氧化锆陶瓷粉体、30g有机粘结剂进行混合配料。
S20，将步骤S10中的混合物料置于搅拌机中进行加压搅拌，使其充分混匀得到均一的混合浆料。
S30，将步骤S20中混炼得到的浆料置入造粒机中进行造粒，造粒温度150℃，设定造粒尺寸8mm。
S40，将步骤S30中获得的造粒在注射模具的辅助下用注射成型机注射成型，生成预定形状的生胚；其中注射的温度为300℃，注射压力60Mpa；然后放置一段时间待生胚稳定成型。在这一步骤中，注射模具可以根据实际需要进行自制，模具中型腔的形状可以根据所需的陶瓷形状进行设计。
S50，然后将步骤S40获得的生胚置于催化脱脂炉中进行脱脂；脱脂过程中采用浓度85％的硝酸作为脱脂催化剂、温度控制150℃，时间1.5h。
S60，将步骤S50中排胶处理后的生胚置于陶瓷坩埚内；然后将陶瓷坩埚放入高温真空炉内进行烧结，烧结气氛为氮气氛，烧结过程中采用3℃/min升温到1550℃，保温60min，然后自然冷却，出炉。出炉后进行表面抛光、磨削处理；即为成品。
实施例3
在该实施例2中，采用陶瓷粉体配料为氧化锆；有机粘结剂配料中按质量份包括90份POM、11份PE、11份EVA、12份PW、7份SA。
S10，取250g氧化锆陶瓷粉体、50g(总量为300g，粘结剂的量位于10～20％之间)有机粘结剂进行混合配料。
S20，将步骤S10中的混合物料置于搅拌机中进行加压搅拌，使其充分混匀得到均一的混合浆料。
S30，将步骤S20中混炼得到的浆料置入造粒机中进行造粒，造粒温度300℃，设定造粒尺寸6mm。
S40，将步骤S30中获得的造粒在注射模具的辅助下用注射成型机注射成型，生成预定形状的生胚；其中注射的温度为150℃，注射压力80Mpa；然后放置一段时间待生胚稳定成型。在这一步骤中，注射模具可以根据实际需要进行自制，模具中型腔的形状可以根据所需的陶瓷形状进行设计。
S50，然后将步骤S40获得的生胚置于催化脱脂炉中进行脱脂；脱脂过程中采用浓度68％的硝酸作为脱脂催化剂、温度控制100℃，时间2h。
S60，将步骤S50中排胶处理后的生胚置于陶瓷坩埚内；然后将陶瓷坩埚放入高温真空炉内进行烧结，烧结气氛为氮气氛，烧结过程中采用3℃/min升温到1550℃，保温60min，然后自然冷却，出炉。出炉后进行表面抛光、磨削处理；即为成品。
在上述实施例1-3的制备过程中，可以将制备的陶瓷耳机和现有的蜡基法制备的陶瓷耳机最终产品进行对比，结果如下：
本发明中制备产品良率可以保证在95％以上、蜡基由于变形产生的报废就有30％以上；蜡基的工艺制备周期在7d，而催化脱脂工艺的制备周期只要3d，大大缩短了制备周期。排胶过程中，POM可以被酸性硝酸蒸汽完全的催化分解掉，而蜡基在热分解的过程中会产生残炭，对后期产品密度造成影响。
从上述对比的结果可知，因为陶瓷耳机的结构复杂，多由曲面构成，因此在制备过程中如何保证它的形变是关键。而使用催化脱脂生产的陶瓷耳机，在排胶烧结时不会产生液相，所以基本不会变形，并且最终生成的产品的品质和残留等方面的均有较为显著的提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述陶瓷粉体与有机粘结剂进行加压混炼，形成浆料；其中，所述有机粘结剂包括60～90质量份POM、10～20质量份PE、10～20质量份EVA、10～20质量份PW、5～10质量份SA；
将所述浆料进行挤出造粒，获得注塑颗粒；
用陶瓷耳机模具将所述注塑颗粒注射成型，生成生胚；
将所述生胚进行催化脱脂；其中所述催化脱脂中催化剂为50％～90％硝酸蒸汽；
将所述脱脂后的生胚进行烧结，得半成品；
将所述半成品进行表面处理即为本发明的陶瓷耳机。
2.如权利要求1所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述加压混炼过程中原料陶瓷粉体与有机粘结剂质量比为80～90∶10～20。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述催化脱脂过程中控制温度条件为100℃～150℃。
4.如权利要求1或2所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述造粒过程中控制造粒尺寸为5mm～8mm。
5.如权利要求4所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述造粒过程中造粒温度为150℃～300℃。
6.如权利要求1或2所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述注射成型中控制注射温度150℃～300℃。
7.如权利要求1或2所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述催化脱脂过程中脱脂处理时间为1～2h。
8.如权利要求1或2所述的陶瓷耳机的制造方法，其特征在于，所述烧结的过程中，采用3-5℃/min升温到1400-1800℃，保温60-120min。
9.如权利要求1至8任一项所述的陶瓷耳机的制造方法制造的陶瓷耳机。
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