CN105773790B - 纳米陶瓷坯体成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方案公开了纳米陶瓷坯体成型装置。该装置中，料浆模具为具有容纳空间的结构体，外侧的底部表面上设置有超声波振子，内侧的上部分区域具有容纳空间，内侧的下部分区域一体成型设置有承载结构体，承载结构体与底部之间的空间构成横向的主流道，承载结构体具有竖向贯穿的流液道，主流道竖向上与流液道相通，横向上与设置于料浆模具的外壁上的流液嘴相通；滤板设置在承载结构体上，滤板的四周边缘均与料浆模具的内壁贴合；滤膜铺设在滤板上，滤膜的四周边缘与料浆模具的内壁贴合，滤膜的上方存在盛放纳米陶瓷浆料的容纳空间。通过本方案可降低抽滤成型过程中纳米陶瓷料浆的团聚，减少成型后坯体内部的孔洞。

Description

纳米陶瓷坯体成型装置

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，特别是涉及纳米陶瓷坯体成型装置。

背景技术

近些年来，随着纳米技术的快速发展，纳米陶瓷材料因其具有优异的耐高温、耐腐蚀和电绝缘等性能，被广泛应用于现代科技所触及的多个领域中。

其中，纳米陶瓷坯体的成型方法有多种，如干压、等静压、注射、挤出、流延、抽滤等。而由于纳米陶瓷坯体成型过程中所使用的成型方法不同，成型后的坯体形态及性质也不同，因此，选用合适的成型方法，对纳米陶瓷坯体的性能有重要的影响。

对于抽滤成型而言，抽滤成型过程中，由于纳米陶瓷材料的颗粒较小，颗粒表面能高，容易团聚，而抽滤成型所采用的现有成型装置无法处理团聚现象，这就造成成型后的纳米陶瓷坯体内部不均匀，产生孔洞，而这些孔洞无法通过煅烧等方式去除，最终影响到纳米陶瓷产品的性能。

发明内容

基于上述问题，本发明实施方案公开了纳米陶瓷坯体成型装置，以有效降低抽滤成型过程中纳米陶瓷料浆的团聚，进而减少成型后坯体内部的孔洞。技术方案如下：

本发明实施方案提供了一种纳米陶瓷坯体成型装置，包括：

盛放料浆的料浆模具、具有竖向通孔的滤膜、具有竖向通孔的滤板、产生超声波的超声波振子以及外接抽滤装置的流液嘴；

所述料浆模具为具有容纳空间的结构体，其外侧的底部表面上设置有所述超声波振子，其内侧的上部分区域具有容纳空间，其内侧的下部分区域一体成型设置有承载结构体，其中，所述承载结构体与底部之间的空间构成横向的主流道，所述承载结构体具有竖向贯穿的流液道，并且，所述主流道在竖向上与所述流液道相通，在横向上与设置于所述料浆模具的外壁上的流液嘴相通；

所述滤板设置在所述承载结构体上，且所述滤板的四周边缘均与所述料浆模具的内壁贴合；

所述滤膜铺设在所述滤板上，其中，所述滤膜的四周边缘与所述料浆模具的内壁贴合，并且，所述滤膜的上方存在盛放纳米陶瓷浆料的容纳空间。

可选的，本发明实施方案所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置，还包括：

固定环；

其中，所述固定环设置在所述料浆模具的外侧的底部表面上，并且，所述固定环的内壁贴合所述超声波振子的外壁。

可选的，所述超声波振子为：

铁质超声波振子、钢制超声波振子或钛合金超声波振子。

可选的，所述超声波振子设置于所述料浆模具的外侧的底部表面的中心区域上。

可选的，所述超声波振子粘接于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

可选的，所述超声波振子通过第一可拆卸组件固定于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

可选的，所述固定环粘接于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

可选的，所述固定环通过第二可拆卸组件固定于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

通过利用本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置，在料浆模具内的湿坯上方的容纳空间内放置纳米陶瓷料浆后，启动抽滤装置，使得纳米陶瓷料浆内的液体依次经过滤膜、滤板、流液道、主流道，最终通过流液嘴流出，并且，在抽滤成型过程中，利用料浆模具外侧的底部表面上的超声波振子发出超声波。由于在抽滤的过程中，纳米陶瓷料浆受到超声波的作用，产生微小的气泡，气泡在破裂的过程中，对周围的纳米陶瓷料浆产生压力，而这些压力可以打散团聚的纳米纳米料浆，使得纳米陶瓷料浆的团聚现象得以改善。可见，通过利用本发明实施方案提供的纳米陶瓷坯体成型装置，可以有效降低抽滤成型过程中纳米陶瓷料浆的团聚，减少成型后坯体内部的孔洞，从而提高纳米陶瓷产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置的剖面图；

图2为本发明实施例所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置的爆炸图。

具体实施方式

为了解决现有技术问题，本发明实施方案提供了纳米陶瓷坯体成型装置，以降低抽滤成型过程中纳米陶瓷料浆的团聚，减少成型后坯体内部的孔洞，最终能够提高纳米陶瓷产品的性能。

本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置，可以包括：

盛放料浆的料浆模具、具有竖向通孔的滤膜、具有竖向通孔的滤板、产生超声波的超声波振子以及外接真空泵的流液嘴；

该料浆模具为具有容纳空间的结构体，其外侧的底部表面上设置有该超声波振子，其内侧的上部分区域具有容纳空间，其内侧的下部分区域一体成型设置有承载结构体，其中，该承载结构体与底部之间的空间构成横向的主流道，该承载结构体具有竖向贯穿的流液道，并且，该主流道在竖向上与该流液道相通，在横向上与设置于该料浆模具的外壁上的流液嘴相通；

该滤板设置在该承载结构体上，且该滤板的四周边缘均与该料浆模具的内壁贴合；

该滤膜铺设在该滤板上，其中，该滤膜的四周边缘与该料浆模具的内壁贴合，并且，该滤膜的上方存在盛放纳米陶瓷浆料的容纳空间。

其中，基于上述的纳米陶瓷坯体成型装置的抽滤成型流程可以包括：

(1)根据所需纳米陶瓷坯体的重量，取适量的纳米陶瓷料浆倒入料浆模具，其中，该纳米陶瓷料浆位于该湿坯的上方的容纳空间内；

(2)启动该抽滤装置以对料浆模具内的纳米陶瓷料浆进行抽滤，以使得纳米陶瓷料浆内的液体依次经过滤膜、滤板、流液道、主流道，最终通过流液嘴流出，达到固液分离效果；并在抽滤成型过程中，根据预定的时间规律，通过超声波振子发出超声波，以通过超声波影响料浆在抽滤成型过程中所发生的团聚现象；

(3)待流液嘴中不再有液滴流出后，继续抽滤特定时间段即可。

本领域技术人员可以理解的是，通过抽滤装置可以使得料浆模具内的压强降低，从而达到固液分离，其中，实际应用中，抽滤装置可以采用现有的真空泵抽滤装置，当然并不局限于此。并且，纳米陶瓷料浆的制备可以采用现有的制备方式，举例而言：常温下，采用纳米钇稳定的氧化锆粉体，与适量水混合，料水重量比为60:40到55:45，在塑料或聚氨酯容器中搅拌均匀，加入消泡剂0.3％(与水的重量比)继续搅拌20分钟，静置，最终形成料浆。进一步，本领域技术人员可以理解的是，在纳米陶瓷坯体成型后，可以执行取坯处理和干燥处理，其中，所述取坯处理具体可以为：用真空吸盘将料浆模具中的纳米陶瓷坯体取出，而所述干燥处理具体可以为：将纳米陶瓷坯体放置于通风干燥箱内静置，通常情况下，通风干燥箱内的温度在45-60度，静置时间(即干燥时间)通常为4-6小时，当然并不局限于此。

需要说明的是，在抽滤成型中，超声波振子所发出的超声波的功率和时间根据可以根据纳米陶瓷浆料的特性而定，举例而言：超声1分钟，间歇30秒，重复5次；并且，实际应用中，超声功率密度可以每平方厘米3-10瓦，当然并不局限于此。而可以理解的是，对于纳米陶瓷料浆较厚的情况，可以增加超声波次数或功率，这是合理的。

其中，该超声波振子可以为：铁质超声波振子、钢制超声波振子或钛合金超声波振子等等，而超声波振子的数量可以为一个或多个，这都是合理的。并且，该超声波振子可以通过粘接剂粘接于该料浆模具的外侧的底部表面上；或者，该超声波振子可以通过现有的第一可拆卸组件固定在该料浆模具的外侧的底部表面上，以达到该超声波振子能够可拆卸的目的。进一步需要说明的是，超声波振子可以固定于该料浆模具的外侧的底部表面的某一区域，例如：边缘区域、中心区域等等；而为了达到较好的效果，超声波振子固定于该料浆模具的外侧的底部表面的具体位置可以根据成型坯体的形态来确定。本领域技术人员可以理解的是，粘接超声波振子所采用的粘接剂可以例如：环氧树脂类、包括ABS塑料和低压聚乙烯塑料等的塑料、包括氯丁橡胶等的橡胶、包括铅锡合金的低温合金、包括添加有纤维的不饱和树脂的复合材料，等等。

其中，为了避免坯体受到污染(例如：锈蚀污染)，料浆模具可以由不锈钢材质构成，或者，由聚四氟乙烯构成，或者，由尼龙材质构成，当然并不局限于此；并且，料浆模具的截面的形状可以为圆形、方形等规则形状，或者，也可以为不规则形状，其中，料浆模具的截面的形状为纳米陶瓷坯体成型后的表面的形状。

其中，滤板可以采用与料浆模具相同的材料，其中，其具有竖向通孔，便于液体流过；而在实际应用中，通孔的直径可以在0.5毫米到1毫米之间，当然并不局限于此。

其中，滤膜可以采用尼龙滤布，当然并不局限于此，其用于固态分离，有效阻隔料浆内的粉体的流出，且同时保证液体流出的顺畅；而在实际应用中，滤膜的竖向通孔的直径可以为2微米-5微米，当然并不局限于此。

其中，主流道为承载结构体与料浆模具的底部之间的空间，其为沟槽状，目的是使得从滤板流出的液体沿流液道流出后汇集在流液嘴处流出。

可以理解的是，滤板可以直接放置于承载结构体上，放置后，该滤板的四周边缘与料浆模具的内壁达到贴合效果。进一步的，为了使得超声波振子所产生的超声波能够充分传递，避免震荡损耗，滤板可以通过粘接剂固定在承载结构体上，且四周边缘通过粘接剂与料浆模具的内壁贴合。其中，粘接剂可以采用硬度较高的环氧树脂类粘结剂，当然，还可以采用包括ABS塑料和低压聚乙烯塑料等的塑料、包括氯丁橡胶等的橡胶、包括铅锡合金的低温合金、包括添加有纤维的不饱和树脂的复合材料。

通过利用本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置，在料浆模具内的湿坯上方的容纳空间内放置纳米陶瓷料浆后，启动抽滤装置，使得纳米陶瓷料浆内的液体依次经过滤膜、滤板、流液道、主流道，最终通过流液嘴流出，并且，在抽滤成型过程中，利用料浆模具外侧的底部表面上的超声波振子发出超声波。由于在抽滤的过程中，纳米陶瓷料浆受到超声波的作用，产生微小的气泡，气泡在破裂的过程中，对周围的纳米陶瓷料浆产生压力，而这些压力可以打散团聚的纳米纳米料浆，使得纳米陶瓷料浆的团聚现象得以改善。可见，通过利用本发明实施例提供的纳米陶瓷坯体成型装置，可以有效降低抽滤成型过程中纳米陶瓷料浆的团聚，减少成型后坯体内部的孔洞，从而提高纳米陶瓷产品的性能。

更进一步的，本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置，还可以包括：

固定环；

其中，该固定环设置在该料浆模具的外侧的底部表面上，并且，该固定环的内壁贴合该超声波振子的外壁。

可以理解的是，通过固定环的作用，超声波振子可以更加稳固地设置在料浆模具外侧的底部表面上。其中，该固定环粘接于该料浆模具的外侧的底部表面上；当然，该固定环可以通过现有的第二可拆卸组件固定在料浆模具的外侧的底部表面上，以使得固定环能够可拆卸。

需要说明的是，上述的“第一可拆卸组件”中的“第一”和“第二可拆卸组件”中的“第二”仅仅是从命名上区分超声波振子所对应的可拆卸组件和固定环所对应的可拆卸组件，并不具有任何限定意义；并且，实际应用中，超声波振子所对应的可拆卸组件和固定环所对应的可拆卸组件可以相同或不同，中都是合理的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合具体的实施例，对本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置进行介绍。

其中，图1为本实施例所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置的剖面图，图2为本实施例所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置的爆炸图。需要说明的是，本实施例所介绍的纳米陶瓷坯体成型装置的截面为圆形，实际应用中，纳米陶瓷坯体成型装置的截面并不局限于圆形，例如还可以为方形、六边形等规则形状，或者，不规则形状，这都是合理的。

结合图1和图2，本实施例所提供的一种纳米陶瓷坯体成型装置，可以包括：

盛放料浆的料浆模具2、具有竖向通孔的滤膜4、具有竖向通孔的滤板1、产生超声波的超声波振子7以及外接真空泵的流液嘴6；

该料浆模具2为具有容纳空间的结构体，其外侧的底部表面上设置有该超声波振子7，其内侧的上部分区域具有容纳空间，其内侧的下部分区域一体成型设置有承载结构体，其中，该承载结构体与底部之间的空间构成横向的主流道10，该承载结构体具有竖向贯穿的流液道9，并且，该主流道10在竖向上与该流液道9相通，在横向上与设置于该料浆模具2的外壁上的流液嘴相通6；

该滤板1通过粘接剂层5粘接在该承载结构体上，且该滤板1的四周边缘通过粘接剂层5均与该料浆模具2的内壁贴合；

该滤膜4铺设在该滤板1上，其中，该滤膜4的四周边缘均与该料浆模具2的内壁贴合，并且，该滤膜4的上方存在盛放纳米陶瓷浆料8的容纳空间；

并且，超声波振子7通过粘接剂层5粘接在料浆模具2的外侧的底部表面上，并通过固定环3进行稳固处理。

需要说明的是，上述实施例所给出的纳米陶瓷坯体成型装置仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施方案的限定。

进一步的，为了体现本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置的优势，可以分别利用现有传统的团聚现象无法被处理的纳米陶瓷坯体成型装置和本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置制作义齿用的纳米氧化锆瓷块，其中，纳米氧化锆瓷块产品规格：直径100毫米，厚度14毫米。

其中，利用现有传统的团聚现象无法被处理的纳米陶瓷坯体成型装置，每块的制坯时间为9小时，成型坯体的各项性能参数如下：

坯体密度为3.25，烧结密度为6.05，弯曲强度为1100兆帕，坯体各点的密度分布差值为0.02。

而利用本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置，在抽滤成型过程中，使用频率为20000赫兹和功率为500瓦的超声波，初始超声工作1分钟，间歇30秒，循环5次后停止超声作用，每块的制坯时间为5.5小时，成型坯体的各项性能参数如下：

坯体密度为3.28，烧结密度为6.09，弯曲强度为1300兆帕，坯体各点的密度分布差值为0.005。

可见，通过本发明实施方案所提供的纳米陶瓷坯体成型装置所制作的坯体，由于抽滤成型过程中的超声波能够改善团聚，减少成型后坯体内部的孔洞，因此，相对于现有成型装置所制作的坯体，各项性能均得到了改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，包括：

盛放料浆的料浆模具、具有竖向通孔的滤膜、具有竖向通孔的滤板、产生超声波的超声波振子以及外接抽滤装置的流液嘴；

所述料浆模具为具有容纳空间的结构体，其外侧的底部表面上设置有所述超声波振子，其内侧的上部分区域具有容纳空间，其内侧的下部分区域一体成型设置有承载结构体，其中，所述承载结构体与底部之间的空间构成横向的主流道，所述承载结构体具有竖向贯穿的流液道，并且，所述主流道在竖向上与所述流液道相通，在横向上与设置于所述料浆模具的外壁上的流液嘴相通；

所述滤板设置在所述承载结构体上，且所述滤板的四周边缘均与所述料浆模具的内壁贴合；

所述滤膜铺设在所述滤板上，其中，所述滤膜的四周边缘与所述料浆模具的内壁贴合，并且，所述滤膜的上方存在盛放纳米陶瓷浆料的容纳空间。

2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，还包括：

固定环；

其中，所述固定环设置在所述料浆模具的外侧的底部表面上，并且，所述固定环的内壁贴合所述超声波振子的外壁。

3.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述超声波振子为：

铁质超声波振子、钢制超声波振子或钛合金超声波振子。

4.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述超声波振子设置于所述料浆模具的外侧的底部表面的中心区域上。

5.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述超声波振子粘接于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

6.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述超声波振子通过第一可拆卸组件固定于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

7.根据权利要求2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述固定环粘接于所述料浆模具的外侧的底部表面上。

8.根据权利要求2所述的纳米陶瓷坯体成型装置，其特征在于，所述固定环通过第二可拆卸组件固定于所述料浆模具的外侧的底部表面上。