CN104890111A - 高密度陶瓷的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下主要步骤：将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态，在通过多功能模温机对模具进行快速加热，使其温度与炮筒的温度一致后，陶瓷注射机将熔融的陶瓷原料注射到模具的模腔内，加压使之形成达到所需密度的陶瓷坯料，保持该状态10～40s,接着采用多功能模温机对模具进行快速冷却使其快速降到所需温度，取出陶瓷坯料移入烧结炉内进行烧结，炉内冷却，最后进行打磨成型。本发明通过采用对模具进行快速加热和冷却的工艺，实现了高密度陶瓷的生产。同时，本发明工艺简单，操作方便，生产的陶瓷产品密度高，质量好，可作为塑料的有效替代品，达到环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷生产技术领域，具体涉及一种高密度陶瓷的生产工艺。
背景技术
随着社会不断发展，陶瓷的生产技术也越来越成熟，生产的陶瓷种类繁多，主要用于建筑、电子技术、机械、化工、冶金、工艺品等领域。传统陶瓷制品一般采用简单的配方以及注塑工艺，传统工艺生产的陶瓷密度均较低，例如，氧化硅陶瓷密度约为3.18g/cm3，氧化铝陶瓷密度约为3.98g/cm3，氧化锆陶瓷密度约为6.06g/cm3。传统注塑成型时，模具一般是在常温状态，由于温度达不到高温，陶瓷就无法通过加压达到较高密度；在注射完成后，模具又会处在较高温度，在此状态下会导致陶瓷表面缩水变形，以及无法出模，进而造成生产效果过低。同时，通过传统生产工艺生产出的陶瓷，常常含有较多的沙眼，这样的制品易碎、易裂，难以达到人们对产品高精度、高质量的要求，同时也影响产品的美观及实用性。为了获得较高密度的陶瓷，目前主要通过对烧结后的成品进行敲打、挤压的方式，这样的效率低，产量不高，废品率较高，造成生产的成本大大增加，不适于高密度陶瓷的批量生产。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种生产效率高、产品质量好、制造成本低的高密度陶瓷的生产工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高密度陶瓷的生产工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，将其中的水分除去，得到A；
(2)将A放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使A达到熔融状态，得到B；
(3)采用多功能模温机对模具进行快速加热，使其温度与炮筒的温度一致；
(4)当模具达到所需温度后，陶瓷注射机将B注射到模具的模腔内，并使B填满整个模腔，加压使B形成达到所需密度的陶瓷坯料，保持该状态10～40s,得到C。
(5)采用多功能模温机对步骤(4)中内部成型有C模具进行快速冷却，使其在10～30s内降温到120～10℃,得到D。
(6)将D移入烧结炉内进行烧结，炉内冷却，得到E；
(7)对E进行打磨成型，得到所需高密度陶瓷。
作为一种优选方案，所述干燥机为氮气真空除湿干燥机。
作为一种优选方案，所述模具由可承受快速高低温变化的材质制成，即模具需要高温加压时可承受任何加热方式瞬间加热到所需温度；模具需要冷却时可承受任何冷却方式冷却至产品所需温度。所述模具包括可拆式设置的前模和后模，前模和后模合模后形成模腔。
作为一种优选方案，所述陶瓷注射机注射成型过程包括如下步骤：
a、模具合模锁固，并由多功能模温机快速加热；
b、模具达到预设温度后，陶瓷注射机向模腔内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔；
c、对模腔内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；
d、采用多功能模温机对模具进行快速冷却，当温度低至预设值时，打开模具取出成型好的陶瓷坯料。
作为一种优选方案，所述多功能模温机在对模具进行加热时，在10～30s内将模具加热到160～200℃，好让注射模腔内的陶瓷可以持续加压集结到所需密度。
作为一种优选方案，采用多功能模温机对模具快速降温时，在10～30s内将模具温度降低至30～10℃，使模腔内已经得到的高集结密度陶瓷快速冷却成形。
作为一种优选方案，在进行步骤(1)前，需将不同陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀。
通过采用以上所述的技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、通过多功能模温机对模具进行快速加热，使模具的温度与陶瓷注塑机的炮筒温度一至，保证了注射过程中不会因为温度的降低而导致陶瓷未达到所需密度而已成形，进而保证了产品的质量；
2、当陶瓷坯料达到所需密度后，保持压力10～40s，保证了产品成型过程中结构的稳定性；
3、通过多功能模温机对模具进行快速冷却，使其在10～30s内降温到120～10℃,防止了陶瓷坯料在缓慢冷却的过程中在陶瓷内部出现气泡、缩水、麻点，以及高温无法出模的情况；
4、多功能模温机能够在10～30s内快速将模具加热到所需的温度，保证了高密度陶瓷的生产效率；
5、本发明的高密度陶瓷生产工艺简单，操作方便，生产成本低，效率高，使高密度陶瓷可批量生产。同时，生产的陶瓷产品密度高，质量好，加工精度高，可作为塑料的有效替代品，达到环保的目的。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
图1是本发明之工艺流程图。
图2是本发明之注射工作示意图。
附图标识
1、前模， 2、后模， 3、模腔，
4、喷头， 5、温度传感器。
具体实施方式
首先，请参照图2所示，所述模具由可承受快速高低温变化的材质制成，即模具需要高温加压时可承受任何加热方式瞬间加热到所需温度；模具需要冷却时可承受任何冷却方式瞬间冷却至产品所需温度。所述模具包括可拆式设置的前模1和后模2，前模1和后模2合模后形成模腔3，模具上设有用于监控温度变化的温度传感器5，所述陶瓷注射机的喷头4从模具的一侧伸入模腔3中。
实施例1：结合图1和图2所示，本发明的一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下步骤：
首先将单斜氧化锆陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀，采用氮气真空除湿干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，当陶瓷原料中的水分低于0.02％以下时，将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态；模具的前模1和后模2合模，并锁紧固定，由多功能模温机快速加热，在10s内将温度加到160℃，当温度传感器5提示模具的温度达到预值后，陶瓷注射机的喷头4开始向模腔3内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔3，并对模腔3内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；然后采用多功能模温机对模具进行快速冷却，在10s内将温度降低至120℃，当温度传感器5提示温度低至预设值时，模具解锁打开，取出成型好的陶瓷坯料；将陶瓷坯料移入高温烧结炉内加温到1600度进行烧结，烧结完成后在炉内冷却，得到陶瓷制品；对陶瓷制品进行打磨、抛光、切割，得到完善后的高密度氧化锆陶瓷，密度可达7.34g/cm3。
实施例2：结合图1和图2所示，本发明的一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下步骤：
首先将四方氧化锆陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀，采用氮气真空除湿干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，当陶瓷原料中的水分低于0.02％以下时，将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态；模具的前模1和后模2合模，并锁紧固定，由多功能模温机快速加热，在30s内将温度加到200℃，当温度传感器5提示模具的温度达到预值后，陶瓷注射机的喷头4开始向模腔3内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔3，并对模腔3内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；然后采用多功能模温机对模具进行快速冷却，在30s内将温度降低至10℃，当温度传感器5提示温度低至预设值时，模具解锁打开，取出成型好的陶瓷坯料；将陶瓷坯料移入高温烧结炉内加温到1600度进行烧结，烧结完成后在炉内冷却，得到陶瓷制品；对陶瓷制品进行打磨、抛光、切割，得到完善后的高密度氧化锆陶瓷，密度可达7.93g/cm3。
实施例3：结合图1和图2所示，本发明的一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下步骤：
首先将立方氧化锆陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀，采用氮气真空除湿干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，当陶瓷原料中的水分低于0.02％以下时，将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态；模具的前模1和后模2合模，并锁紧固定，由多功能模温机快速加热，在30s内将温度加到160℃，当温度传感器5提示模具的温度达到预值后，陶瓷注射机的喷头4开始向模腔3内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔3，并对模腔3内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；然后采用多功能模温机对模具进行快速冷却，在20s内将温度降低至60℃，当温度传感器5提示温度低至预设值时，模具解锁打开，取出成型好的陶瓷坯料；将陶瓷坯料移入高温烧结炉内加温到1600度进行烧结，烧结完成后在炉内冷却，得到陶瓷制品；对陶瓷制品进行打磨、抛光、切割，得到完善后的高密度氧化锆陶瓷，密度可达8.15g/cm3。
实施例4：结合图1和图2所示，本发明的一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下步骤：
首先将氧化硅陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀，采用氮气真空除湿干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，当陶瓷原料中的水分低于0.02％以下时，将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态；模具的前模1和后模2合模，并锁紧固定，由多功能模温机快速加热，在20s内将温度加到180℃，当温度传感器5提示模具的温度达到预值后，陶瓷注射机的喷头4开始向模腔3内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔3，并对模腔3内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；然后采用多功能模温机对模具进行快速冷却，在15s内将温度降低至30℃，当温度传感器5提示温度低至预设值时，模具解锁打开，取出成型好的陶瓷坯料；将陶瓷坯料移入高温烧结炉内加温到1600度进行烧结，烧结完成后在炉内冷却，得到陶瓷制品；对陶瓷制品进行打磨、抛光、切割，得到完善后的高密度氧化硅陶瓷，密度可达4.14g/cm3。
实施例5：结合图1和图2所示，本发明的一种高密度陶瓷的生产工艺，包括以下步骤：
首先将氧化铝陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀，采用氮气真空除湿干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，当陶瓷原料中的水分低于0.02％以下时，将干燥后的陶瓷原料放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使陶瓷原料达到熔融状态；模具的前模1和后模2合模，并锁紧固定，由多功能模温机快速加热，在10s内将温度加到200℃，当温度传感器5提示模具的温度达到预值后，陶瓷注射机的喷头4开始向模腔3内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔3，并对模腔3内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；然后采用多功能模温机对模具进行快速冷却，在10s内将温度降低至10℃，当温度传感器5提示温度低至预设值时，模具解锁打开，取出成型好的陶瓷坯料；将陶瓷坯料移入高温烧结炉内加温到1600度进行烧结，烧结完成后在炉内冷却，得到陶瓷制品；对陶瓷制品进行打磨、抛光、切割，得到完善后的高密度氧化铝陶瓷，密度可达5.17g/cm3。
从以上实施例可知，与传统的陶瓷生产工艺相比，本发明的生产工艺生产得到的不同原料的陶瓷的密度都增加了30％左右，实现了高密度陶瓷的生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
(1)干燥机对陶瓷原料进行干燥处理，将其中的水分除去，得到A；
(2)将A放入陶瓷注射机的炮筒中，对炮筒加热、加压，使A达到熔融状态，得到B；
(3)采用多功能模温机对模具进行快速加热，使其温度与炮筒的温度一致；
(4)当模具达到所需温度后，陶瓷注射机将B注射到模具的模腔内，并使B填满整个模腔，加压使B形成达到所需密度的陶瓷坯料，保持该状态10～40s,得到C。
(5)采用多功能模温机对步骤(4)中内部成型有C的模具进行快速冷却，使其在10～30s内温度降低至120～10℃,得到D。
(6)将D移入烧结炉内进行烧结，炉内冷却，得到E；
(7)对E进行打磨成型，得到所需高密度陶瓷。
2.根据权利要求1所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述干燥机为氮气真空除湿干燥机。
3.根据权利要求1所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述模具由可承受快速高低温变化的材质制成，包括可拆式设置的前模和后模，前模和后模合模后形成模腔。
4.根据权利要求3所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述陶瓷注射机注射成型过程包括如下步骤：
a、模具合模锁固，并由多功能模温机快速加热；
b、模具达到预设温度后，陶瓷注射机向模腔内注射陶瓷原料熔融液，并使熔融液填满整个模腔；
c、对模腔内的熔融液持续加压，当达到所需密度时，保持该压力10～40s；
d、采用多功能模温机对模具进行快速冷却，当温度低至预设值时，打开模具取出成型好的陶瓷坯料。
5.根据权利要求1或4所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述多功能模温机在对模具进行快速加热时，在10～30s内将模具加热到160～200℃。
6.根据权利要求1或4所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述多功能模温机在对模具进行快速冷却时，在10～30s内将模具温度降低至30～10℃。
7.根据权利要求1所述的高密度陶瓷的生产工艺，其特征在于：在进行步骤(1)前，需将不同陶瓷原料按相应的比例进行混合，并搅拌混匀。
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