CN105198438A - 一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，包括预烧步骤，升温进行排胶处理，冷却取出坯体，还包括制硅板步骤：用细硅粉在压制防弹插板的模具内压制硅板；还包括装炉步骤：炉板上面放石墨底板，将已排胶的坯体放到石墨底板上，坯体上面再放上硅板，然后隔一块坯体放一块硅板，一摞共6块坯体，6块硅板，装满炉，还包括高温烧结步骤中：在真空下采用氮气保护升至高温后停止升温，继续抽真空后停止抽真空，充氮气至炉体内成微负压状态，冷却后开炉门，再自然冷却后取出，得到成品<b>，</b>降低了烧烤过程中的变形、开裂问题，装炉量高；防弹板的整体成品率高，变形度低；成品密度高；弯曲强度高；断裂韧性高。

Description

一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅陶瓷烧结方法，具体地说,涉及一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法,属于陶瓷生产领域。
背景技术
防弹陶瓷插板是一种复合材料，由防水层和防弹层两部分组成，防水层通常是柔软的防水布、硬挺的塑料壳体或不惧水的高性能纤维布，防弹层则由高硬度防弹陶瓷和高韧性纤维织物通过胶粘剂层压而成，高硬度防弹陶瓷在前，纤维织物在后，厚度一般在10mm以上。防弹陶瓷插板的陶瓷部分一般由小块的防弹陶瓷拼接而成。
近几年在美、德等国家开发的一种反应烧结碳化硅陶瓷整体防弹插板作为防弹材料，而国内主要生产无压烧结碳化硅小六方体板及氧化铝六方体板拼接成整体板，但是以上两种材料烧结时收缩量大，大板变型大，所以不能够做成整体大弧板。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下不足：目前，国内企业在生产反应烧结碳化硅陶瓷整体防弹插板过程中，通常采用单块板烧结方法，即把硅按照防弹插板的底部弧度放到烧结用的石墨板上，再把防弹插板放到硅的上面，这样造成装炉量低、效率也低，防弹插板变型大，烧结炉内空间不能充分利用，成品率低，单位能耗高，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法,采用以上烧结方法，实现了装炉量高、烧结变型度低、整体成品率高、产量高、单位能耗低的目的。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种整体防弹插板用碳
化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，包括预烧步骤。
一种优化方案，所述预烧步骤包括：
将坯体装到真空烧结炉内的炉底板上，关闭炉门，在引风机引风的作用下升温进行排胶处理，冷却取出坯体。
进一步地，所述预烧步骤中：
升温温度为900±50℃。
进一步地，还包括制硅板步骤：
用80-200目的细硅粉在压制防弹插板的模具内压制硅板；硅板的重量为坯体重量的70%，
进一步地，还包括装炉步骤。
进一步地，装炉步骤中：
炉板上面放石墨底板，将已排胶的坯体放到石墨底板上，坯体上面再放上硅板，然后隔一块坯体放一块硅板，一摞共6块坯体，6块硅板，装满炉。
进一步地，还包括高温烧结步骤。
进一步地，高温烧结步骤中：
在真空下采用氮气保护升至高温后停止升温，继续抽真空后停止抽真空。充氮气至炉体内成微负压状态，冷却后开炉门，再自然冷却后取出，得到成品。
进一步地，高温烧结步骤中：
升温时真空度为25Pa；升温后温度为1800℃。
进一步地，高温烧结步骤中：
微负压状态为700Pa-800Pa；冷却到300℃时开炉门。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
1、降低了烧烤过程中的变形、开裂问题，坯体密度提高1%-3.5%；坯体变形度降低了85%；坯体开裂降低了88%；坯体成品率提高了25%。
2、装炉量提高了40%。
3、每块硅板节省电费6元，每炉节电1800元，降低用电40%。
4、月产量提高了50%。
5、防弹板的整体成品率高，所得成品变形度10%，降低了10%；成品密度达到了3.09-3.11g/cm3，提高了0.3%-1.6%；弯曲强度达到了380-390Mpa/cm3，提高了0-5.4%；断裂韧性达到了3.9MPam1/2，提高了3.8%。
6、产品成品率提高了20%，达到90%。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
实施例1，一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，包括以下步骤：
（1）预烧：取检验合格的坯体，每10片一摞整齐的装到真空烧结炉内的炉底板上，关闭炉门，在引风机引风的作用下升温至900±50℃进行排胶处理，温度达到后断电自然冷却至200℃后开炉门取出坯体。
在实际生产中，发明人发现采用以上方法可有效降低烧结后制品的变形量，提高装炉量。
排胶处理中，当坯体低于10片一摞时装炉量低，当多干10片时，成品率降低，易出现变形。
发明人还发现，排胶处理在温度900℃±50℃时胶质处理，一方面排胶效果好，另一方面烧结后的变形度小。
当低于该温度范围时，排胶效果不理想；高于该温度时，烧结的变形度变高，坯体在高温烧结装炉时易破。
对比试验：按照以上方法所得坯体与传统方法所得坯体进行对比，结果如下表：
指标 单位 本实施例 传统做法
坯体变形度 % 3 20
坯体密度 g/cm3 2.07-2.09 2.02-2.05
坯体开裂 % 3 25
（2）制硅板：按照每块坯体所需的用硅量称好，用压制坯体同样的模具进行压制硅板，硅板按坯体重量的70%取重，用80-200目的细硅粉在压制防弹插板的相同规格的模具内压制成所要求重量的硅板。此处所指同样的模具，表示压制出的硅板和坯体除厚度不同外，其余如长度、宽度、弧度等指标均相同。
（3）装炉：炉板上面放上与制品相同型号尺寸的石墨底板，将步骤1中已排胶处理好的坯体放到石墨底板上，坯体上面再放上将步骤2中所压好的硅板，然后隔一块坯体放一块硅板，一摞共6块坯体，6块硅板，整齐的装满炉；
在实际生产中，发明人发现当坯体低于块时装炉量低，效率低；当多于6片时，易出现变形、开裂。
（4）高温烧结：在25Pa真空度下采用氮气保护升温至1800℃停止升温，继续抽真空2小时后停止抽真空，充氮气至炉体内成700Pa-800Pa，冷却到300℃时开炉门，再自然冷却到150℃时用料车把制品取出，在常温下冷却到50℃以下，卸下制品，即完成整个烧结工艺，得到成品。
在实际生产中，发明人偶然发现采用以上方法既增加了装炉量，降低烧结后制品的变形量，又在同等时间内提高了效率，节省了用电；提高了产品成品率。
经试验分析：采用硅板装炉时6块一摞，增加了装炉量；在同等时间内提高了效率，节省了用电；经以上工艺步骤后，采用硅板多层装坯体，避免了热量直接辐射坯体，且硅板的形状和坯体完全相同，这样就大大减少了烧成成品的变形量。
对比试验：按照以上方法所得成品与传统方法所得成品进行对比，结果如下表：
指标 单位 本实施例 传统做法
成品变形度 % 10 20
成品密度 g/cm3 3.09-3.11 3.06-3.08
成品弯曲强度 Mpa/cm3 380-390 370-380
成品断裂韧性 MPa·m1/2 3.9 3.75
从以上两个数据表可以看出，采用本发明方法所得成品，比采用传统方法所得产品在坯体密度、坯体变形度、坯体开裂、坯体成品率、成品变形度、成品密度、弯曲强度、断裂韧性及生产成本方面都有极大改善。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，包括预烧步骤。
2.如权利要求1所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，所述预烧步骤包括：
将坯体装到真空烧结炉内的炉底板上，关闭炉门，在引风机引风的作用下升温进行排胶处理，冷却取出坯体。
3.如权利要求2所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，所述预烧步骤中：
升温温度为900±50℃。
4.如权利要求1所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，还包括制硅板步骤：
用80-200目的细硅粉在压制防弹插板的模具内压制硅板；硅板的重量为坯体重量的70%。
5.如权利要求1所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，还包括装炉步骤。
6.如权利要求5所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，装炉步骤中：
炉板上面放石墨底板，将已排胶的坯体放到石墨底板上，坯体上面再放上硅板，然后隔一块坯体放一块硅板，一摞共6块坯体，6块硅板，装满炉。
7.如权利要求1所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，还包括高温烧结步骤。
8.如权利要求1所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，高温烧结步骤中：
在真空下采用氮气保护升至高温后停止升温，继续抽真空后停止抽真空，充氮气至炉体内成微负压状态，冷却后开炉门，再自然冷却后取出，得到成品。
9.如权利要求8所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，高温烧结步骤中：
升温时真空度为25Pa；升温后温度为1800℃。
10.如权利要求8所述的一种整体防弹插板用碳化硅陶瓷烧结方法，其特征在于，高温烧结步骤中：
微负压状态为700Pa-800Pa；冷却到300℃时开炉门。
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