CN1042927C - 陶瓷注射成型体快速脱脂方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷注射成型体快速脱脂，它将微波加热引入陶瓷注射成型体脱脂方法及其装置，本发明采用微波整体加热成型体，克服了常规加热脱脂过程中，成型体内外温差大，脱脂效率低，费时耗能等缺点。

Description

陶瓷注射成型体快速脱脂方法及其装置

本发明涉及利用微波加热对陶瓷注射成型体进行脱脂(即排除成型体内有机物)方法及其使用的装置，属于陶瓷制造领域。

陶瓷注射成型是制备形状复杂，尺寸较大工程陶瓷部件的一种新型成型工艺，首先在成型粉料中加入40～50％(体积)的有机结合剂，搅拌均匀，然后利用注射成型。由此，注射成型后的坯体(以下称注射成型体)在烧结前必须进行脱脂，迄今为止，脱脂工艺都使用专门的脱脂炉，将坯体缓慢升温至500～600℃，对于尺寸较大的坯件，如燃汽轮机陶瓷叶片，长90mm，宽55mm，脱脂时间非常长，达120小时左右，这是因为使用的脱脂法为电阻发热体加热的外热源脱脂法(以下简称常规加热脱脂，使用的装置叫常规加热脱脂炉)，利用这种方法及其装置，是由发热体将热量以辐射和对流形式传递到被加热的坯体表面，再通过热传导传递到坯体内部，众所周知陶瓷导热系数远比金属小，易造成坯体内外温差很大，内应力大，不便快速加温，从而有机物排除非常缓慢，脱脂费时耗电。

本发明的目的在于，为了克服上述常规加热脱脂的不足之处，将微波加热技术引入陶瓷注射成型体脱脂工艺中，并使用专门的装置取得了很好的效果。微波加热是利用微波能与被加热介质材料的相互作用导致介电损耗而使材料整体(包括表面和内部)同时受热这一独特机理，或称体积性加热，这样就带来热场均匀，热应力小，且坯体内的有机物可直接吸收微波能而分解，挥发。当然，微波的这一特性对脱脂装置也提出了新的要求。

为了实现上述目的，本发明中使用陶瓷注射成型体快速微波脱脂方法，包括下列步骤：

①将待脱脂陶瓷注射成型体，放入无机非金属容器中，上述成型体周围填充无机非金属粉末；

②将上述容器，连同成型体一起移入高温微波加热炉内，开机加热调节升温速度，脱脂量≤10％以前，有机物排除速率应≤200mg/小时，当有机物排除量达到10％以后，方可提高升温速度，使有机物排除速率最高达500mg/小时，脱脂时间，视成型体大小而定。

为了实现上述发明目的，保证上述方法的实施，使用的专用脱脂装置，包括微波加热炉，。其特征在于，在上述微波炉腔体内放置一个无机非金属材料容器，容器中放置待脱脂的陶瓷注射成型体，容器内，上述成型体周围填充无机非金属粉末。

上述容器是用来装成型体及粉末的，填充粉末是用来支撑成型体，防止其变形并吸附排除的有机物的，粉末可以是陶瓷玻璃粉末，粒度最好≤25μm。

容器可作成园筒形，其直径和高度可视坯件尺寸而定。

利用上述发明，把微波加热引入陶瓷注射成型体脱脂，与常规加热脱脂相比，取得了显著的效果。由于微波加热属整体加热，克服了常规加热传导过程中产生的温度梯度，从而可大大提高脱脂速率，同时又由于有机物直接吸收微波能而分解，挥发，脱脂效率显著提高，整个脱脂时间比常规加热脱脂时间缩短至少2/3以上。且由于微波加热所消耗的能量全部用于被加热对象，储热、散热小，这样就大大减少了能耗。

附图及其简单说明：

图1为陶瓷注射成型体高温微波脱脂装置示意图，其中：1、微波源2、波导管3、炉体4、测温计5、无机非金属材料容器6、无机非金属粉末7、陶瓷注射成型体。

图2表示脱脂时间与脱脂温度关系表；

图3表示微波功率与脱脂时间关系。

下面结合实施例详细介绍陶瓷注射成型体快速脱脂方法及其装置。实施例一、燃汽轮机陶瓷叶片注射成型体的脱脂方法。

第一步，首先在φ150×120mm的氧化铝钳锅内填充一些经烘干的36号金刚砂，粒径约为0.2mm，填充至坩锅深度的1/3处，然后将尺寸为长90mm、宽55mm的陶瓷叶片成型体竖直插入砂中15mm，再缓慢填充金刚砂直到将叶片埋入，且上层砂厚为20mm左右，在坩锅口放置一中心开有φ12mm孔的氧化铝陶瓷盖，将此氧化铝容器移入微波炉中心，坩锅底下垫上一块长×宽×高=80×80×50mm的氧化铝轻质砖，再将热电偶测温计插入埋粉内，并与成型体接触。

第二步，接通电源，开启微波炉，调节输出功率，功率随时间变化曲线见图2，相应的温度随时间变化曲线见图3，经过36小时，脱脂温度达到500℃，然后功率下调，以50℃/小时速率降温至300℃，再关机自然冷却至室温，将叶片从氧化铝坩锅内取出，经观察与检测，外观及内部结构完好，脱脂率达99.5％。实施例二、陶瓷注射成型体快速脱脂装置(见图1)

1、微波源，

    工作频率为2.45GHz，功率从100～1500W连续可调，微波源

控制箱内设有功率调节器和入射功率及反射功率指示计。并

有程序编制系统，可用以自动调节不同时间时的输出功率。

2、微波加热腔，

    腔体材料为金属，形状为矩形，尺寸为38×43×48，有效

容积为7.8×10^-3m³，加热腔金属壳体上设有输入微波能量

的耦合口，炉体上端中心处开设有测温孔(本实施例中为

φ12mm，侧面开设有观察孔(本实施例中为φ15mm)，微波源出

口通过BJ22型波导管与矩形腔的耦合口连接。3、脱脂填粉结构。

    微波炉内用以盛装注射成型体的保温结构，容器的尺寸

为φ150×200mm的氧化铝，容器上编配有氧化铝盖子，中心开

有φ12mm的园孔，在容器内填入36^#金刚砂粉，使用热偶测温

热偶通过中孔插入到埋粉内与成型体刚好接触。

Claims (4)

1、陶瓷注射成型体快速脱脂方法，包括上述成型体的放置及加热脱脂，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(1)将待脱脂陶瓷注射成型体放入无机非金属容器中，上述成型体周围填充无机非金属粉末；

(2)将上述容器连同成型体一起移入离温微波加热炉内，开机加热，调节升温速度，脱脂量≤10％以前，有机物排除速率应≤200mg/小时，当有机物排除量达到10％以后，再提高升温速度，使有机物排除速率最高达500mg/小时，最高温度为550℃，脱脂时间，视成型体大小而定，由550℃以50℃/小时降温至300℃再自然冷却至室温。

2、根据权利要求1记载的陶瓷注射成型体快速脱脂方法，其特征在于，步骤1中所说的无机非金属容器及无机非金属粉末，均为氧化铝。

3、陶瓷注射成型体快速脱脂装置，包括微波加热炉，其特征在于，在上述微波加热炉腔体内放置一个无机非金属材料容器，容器中放置待脱脂的陶瓷注射成型体，容器内，上述成型体周围填充无视非金属粉末。

4、根据权利要求4记载的陶瓷注射成型体快速脱脂装置，其特征在于，所说的微波加热炉工作频率为2.45GHz，功率为100～1500W连续可调；所说的微波加热腔壳体上设有输入微波能量的耦合口，炉体上端中心处开设有φ12mm的测温孔，测面开设有φ15mm的观察孔。

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