CN105980119B - 用于陶瓷部件铸造的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于改进的陶瓷部件铸造的方法。一种此类方法可包括对基于陶瓷的浆料混合物抽真空和/或对部件模具抽真空。对基于陶瓷的浆料混合物和部件模具抽真空可为从相应元件去除气泡。更具体地，抽真空可分别从基于陶瓷的浆料混合物和从部件模具的腔去除气泡。该方法还可包括将基于陶瓷的浆料混合物设置到部件模具的腔中，以及对包括基于陶瓷的浆料混合物的部件模具的腔连续抽真空预先确定的时间，以去除被包括在基于陶瓷的浆料混合物中的任何附加气泡。最后，该方法可包括在预先确定的时间期间内在部件模具的连续抽真空的腔内形成陶瓷部件。该陶瓷部件由基于陶瓷的浆料混合物形成。

Description

用于陶瓷部件铸造的方法
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求于2014年2月4日提交的名称为“CeramicComponent Casting”的美国非临时申请No.14/172,375的优先权，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及制造过程，并且更具体地涉及铸造陶瓷部件的方法。
背景技术
基于陶瓷的部件可用于各种产品中，包括结构/建筑材料、厨房和餐具、汽车部件、医疗设备和电子设备。这些基于陶瓷的部件可用于此类多种行业中，这是因为其符合需要的物理属性和特性。作为一个示例，根据制造情况，基于陶瓷的材料可包括高强度属性(例如，断裂韧度、延展性)，包括介电常数属性并可为基本上透明的。常规基于陶瓷的部件通常是使用两种技术制造的：陶瓷注模(CIM)和陶瓷凝胶铸造。
常规的CIM处理通常涉及使用模具以及在加热时可基本上为液体的基于陶瓷的材料。可将基于陶瓷的材料加热到特定温度以完全液化，并且然后可将其倾注到模具中。然后可使用高压缩力将模具机械地挤压在一起并迅速冷却。模具和模具内的液体材料的冷却可能使得基于陶瓷的材料变为基本上固体的并采用模具的形状。
在CIM中使用的模具可能非常昂贵并且非常难以制造。更具体地，至少部分地由于模具中可能包括的图案和可耐受CIM的迅速加热和冷却的所需材料组分，该模具可能非常昂贵并可能制造起来很难且耗时。此外，如果模具有缺陷，则通常不能进行校正并且必须制造新的模具。此外，迅速加热和冷却在CIM过程中使用的基于陶瓷的材料可能最终对在CIM过程中形成的陶瓷部件的物理属性造成不利的影响。例如，在CIM过程期间将基于陶瓷的材料加热到高于期望温度的情况下，使用CIM形成的最终陶瓷部件的延展性可能会降低。
陶瓷凝胶铸造是用于制造陶瓷部件的另一种常规制造过程。在凝胶铸造中，通常将单体与包括陶瓷材料的液体混合物组合，并在模具内设置该组合。类似于CIM，一旦模具中包括液体混合物和单体，便将单体加热到预先确定的温度，以使液体聚合并最终形成陶瓷部件。同样类似于CIM，常规凝胶铸造过程包括在铸造过程期间将模具置于高压下并迅速冷却混合物以形成陶瓷部件。
常规的凝胶铸造可能包括附加的复杂情况。例如，常规的凝胶铸造可能使得在最终陶瓷部件中形成气泡，这将显著减小陶瓷部件的强度并可能导致不期望的美观缺陷。气泡可能在向模具中倾注或以其他方式放入混合物之前存在于混合物中，和/或气泡可能在铸造过程期间存在于模具内。此外，被包括在混合物中的陶瓷材料可能在凝胶铸造过程期间不均匀地和/或完全地与单体材料组合，这可能导致陶瓷部件具有变化的强度。即，从具有高浓度陶瓷材料的混合物形成的陶瓷部件的一部分为基本上致密的，而从具有低浓度陶瓷材料的混合物形成的陶瓷部件的一部分可能包括最小密度。
发明内容
通常，本文论述的实施方案涉及用于改进的陶瓷部件铸造的方法。这些铸造方法可包括组合两种材料，其中组合两种材料开始固化过程以形成陶瓷部件。两种材料中的至少一种材料可包括氧化锆颗粒。包括氧化锆颗粒的组合材料可被设置于陶瓷部件模具的腔内，并可在预先确定的时间内固化以形成陶瓷部件。可通过在包括氧化锆颗粒的两种材料周围维持最小压缩力和相对恒定的温度来完成陶瓷部件的形成。即，该形成可能不需要除将部件模具保持在一起所需的压力量大小之外的任何附加压力。此外，该形成可不需要向包括氧化锆的两种材料施加附加热量以形成陶瓷部件。结果，模具不需要耐受迅速加热和冷却，并可由更有成本效率的材料来制造。此外，通过铸造过程，可将包括氧化锆的两种材料和/或模具置于真空下，以便去除可能会不利地影响所形成的陶瓷部件的气泡。
一个实施方案可包括用于改进的陶瓷铸造的方法。该方法可包括对以下各项中的至少一者抽真空：基于陶瓷的浆料混合物，以从基于陶瓷的浆料混合物去除气泡；以及部件模具，以从部件模具的腔去除气泡。该方法还可包括将基于陶瓷的浆料混合物部件设置到模具的腔中，以及在预先确定的时间期间内在部件模具的腔内形成陶瓷部件。该陶瓷部件可由基于陶瓷的浆料混合物形成。
另一个实施方案可包括一种用于改进的陶瓷铸造的附加方法。该方法可包括对以下各项中的至少一者抽真空：基于陶瓷的浆料混合物，以从基于陶瓷的浆料混合物去除气泡；以及部件模具，以从部件模具的腔去除气泡。该方法还可包括将基于陶瓷的浆料混合物部件设置到模具的腔中，以及对包括基于陶瓷的浆料混合物的部件模具的腔连续抽真空预先确定的时间。此外，该方法可包括在预先确定的时间期间内在部件模具的连续抽真空的腔内形成陶瓷部件。该陶瓷部件可由基于陶瓷的浆料混合物形成。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述将易于理解本公开，其中相同的附图标号指示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据实施方案的被包括在基于陶瓷的浆料混合物中的示例性的第一材料和第二材料。
图1B示出了根据实施方案的包括图1A的组合的第一材料和第二材料的示例性的基于陶瓷的浆料混合物。
图2是示出了用于铸造陶瓷部件的方法的流程图。可使用在图1B中所示的基于陶瓷的浆料混合物来执行这种方法。
图3A-图3G示出了根据实施方案的包括基于陶瓷的浆料混合物的铸造系统进行图2所示的铸造过程的示意图。
图3H和图3I示出了根据实施方案的通过图2所示的铸造过程所形成的示例性陶瓷部件。
需注意，本发明的附图未必成比例。附图仅旨在描绘本发明的典型方面，因此不应被视为限制本发明的范围。在附图中，在附图之间相似的编号表示相似的元件。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中所示的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选的实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。
以下公开整体涉及制造过程，并且更具体地涉及陶瓷部件铸造的改进的方法。
在具体实施方案中，一种铸造方法可包括组合两种材料，其中组合两种材料开始固化过程以形成陶瓷部件。两种材料中的至少一种材料可包括氧化锆颗粒包括氧化锆颗粒的组合材料可被设置于陶瓷部件模具的腔内，并可在预先确定的时间内固化以形成陶瓷部件。可通过在包括氧化锆的两种材料周围维持最小压缩力和相对恒定的温度来完成陶瓷部件的形成。即，该形成可能不需要除将部件模具保持在一起所需的压力量之外的任何附加压力。此外，该形成可不需要向包括氧化锆的两种材料施加附加热量以形成陶瓷部件。结果，模具不需要耐受迅速加热和冷却，并可由更有成本效率的材料来制造。此外，通过铸造过程，可将包括氧化锆的两种材料和/或模具置于真空下，以便去除可能会不利地影响所形成的陶瓷部件的气泡。
一种用于改进的陶瓷铸造的示例非限制性方法可包括对以下各项中的至少一者抽真空：基于陶瓷的浆料混合物，以从基于陶瓷的浆料混合物去除气泡；以及部件模具，以从部件模具的腔去除气泡。该方法还可包括将基于陶瓷的浆料混合物部件设置到模具的腔中，以及在预先确定的时间期间内在部件模具的腔内形成陶瓷部件。该陶瓷部件可由基于陶瓷的浆料混合物形成。
用于改进的陶瓷铸造的另选的方法通常可包括上文阐述的操作，以及对包括基于陶瓷的浆料混合物的部件模具的腔连续地(或周期性地)抽真空预先确定的时间。此外，该方法可包括在预先确定的时间期间内在部件模具的连续抽真空的腔内形成陶瓷部件。该陶瓷部件可由基于陶瓷的浆料混合物形成。
以下参考图1-图3I对这些和其他实施方案进行论述。然而，本领域的技术人员将易于理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
现在参考图1A和图1B，其示出了基于陶瓷的浆料混合物100的一个实施例的透视图。在一个实施方案中，如图1A所示，基于陶瓷的浆料混合物100可包括第一材料102和第二材料104。更具体地，基于陶瓷的浆料混合物100可由第一材料102和第二材料104的组合制造，如图1B所示。第一材料102和第二材料104中的每一者可由彼此可发生化学反应的不同材料制造，以开始基于陶瓷浆料混合物100的固化过程，如本文所述。即，如本文论述的，可组合第一材料102和第二材料104以形成基于陶瓷的浆料混合物100，之后其可接着开始固化，并可最终形成陶瓷部件(图3F)。在非限制性实施方案中，第一材料102可包括任何常规的预混合环氧树脂材料。此外，如本文论述的，第一材料102还可包括任何常规的分配材料，其可辅助基本均匀地分配或分散被包括在第一材料102内的颗粒。在一个非限制性实施例中，第二材料104可包括任何常规的环氧树脂硬化材料。即，第二材料104可包括任何常规的环氧树脂反应材料，其可在第二材料104与第一材料102混合时使得第一材料102硬化。在一个非限制性实施例中，第一材料102和第二材料104可包括基于聚酯的环氧树脂或丙烯酸酯环氧树脂或者可混合以形成基于聚酯的环氧树脂或丙烯酸酯环氧树脂。
如图1A和图1B所示，第一材料102和第二材料104中的至少一者可包括多个氧化锆颗粒106。更具体地，仅有第一材料102可包括悬浮于第一材料102内的多个氧化锆颗粒106。如图1A所示，多个氧化锆颗粒106可均匀分布在整个第一材料102中，使得在第一材料102的任何粘度下，在材料内都可存在多个氧化锆颗粒106的基本上均匀化的散布。即，根据第一材料102的浮力属性，多个氧化锆颗粒106可不利地聚集在第一材料102的顶表面或底表面处。相反，多个氧化锆颗粒106可均匀地“漂浮”在整个材料中。多个氧化锆颗粒106的均匀分布或散布可以是分配材料被包括在第一材料102中的结果。即，被包括在第一材料102中的分配材料可确保多个氧化锆颗粒106可均匀地分布或散布于整个第一材料102中。
在一个另选的实施方案中，氧化锆颗粒106可不在第一材料102和第二材料104中的至少一者内均匀分布。在一个另选的实施方案中，氧化锆颗粒106未均匀地分布在第一材料102和/或第二材料104中，可在组合形成基于陶瓷的浆料混合物100时均匀地分布氧化锆颗粒106，如本文所述的。另外，如本文所述的，在第一材料102和/或第二材料104内均均散布多个氧化锆颗粒106可辅助形成具有基本上均匀密度的刚性陶瓷部件。
如图1B所示，在组合第一材料102和第二材料104以形成基于陶瓷的浆料混合物100时，在基于陶瓷的浆料混合物100中可能会形成气泡108或小的空气穴。更具体地，作为组合和/或混合包括氧化锆颗粒106的第一材料102和第二材料104的结果，并且在基于陶瓷的浆料混合物内可能形成多个气泡108并散布于整个基于陶瓷的浆料混合物100中。如图1B所示，气泡108可均匀散布于整个基于陶瓷的浆料混合物100中，并可能相邻于和/或基本上围绕在基于陶瓷的浆料混合物100中形成的氧化锆颗粒106。
可能由于在形成基于陶瓷的浆料混合物100的组合过程期间空气在第一材料102和第二材料104之间或其内被捕获，因此在基于陶瓷的浆料混合物100内形成气泡108。例如，在第一材料102和第二材料104被倾注到混合容器110中并被搅拌以形成基于陶瓷的浆料混合物100时，气泡108可能将由相应材料在容器110中捕获的空气形成或者可能通过搅拌动作进入材料中。如本文所述的，气泡108可能在陶瓷部件(下文相对于图3G更详细论述的)中导致不期望的缺陷(例如，美观、结构等)。
转到图2，现在可论述陶瓷部件铸造的过程。具体地，图2是描绘用于制造或铸造陶瓷部件的一种样本方法200的流程图。
在操作202中，可向铸造系统(参见图3A)提供基于陶瓷的浆料混合物100。更具体地，可将基于陶瓷的浆料混合物100倾注或放置在用于形成陶瓷部件(图3G中示出了其一个示例)的铸造系统中，如本文所述的。可在预混合的条件下向铸造系统提供基于陶瓷的浆料混合物100，或者可在铸造系统内组合形成基于陶瓷的浆料混合物100的第一材料102和第二材料104(如图1A和图1B所示的)。即，可形成基于陶瓷的浆料混合物100并随后设置于铸造系统内，或者可直接在铸造系统中形成基于陶瓷的浆料混合物100。
在操作204中，可对基于陶瓷的浆料混合物100抽真空。更具体地，在操作204中，可使基于陶瓷的浆料混合物100经受真空，以产生压力差。通过使基于陶瓷的浆料混合物100经受真空，气泡108可通过基于陶瓷的浆料混合物100迁移到低压区域，这样最终可从基于陶瓷的浆料混合物100去除气泡108。如本文所述的，通过在将基于陶瓷的浆料混合物100放置到铸造系统的陶瓷部件模具(如下文相对于操作208更详细所述)中之前去除气泡108，可基本使由基于陶瓷的浆料混合物100形成的陶瓷部件的缺陷(无论是美观还是结构方面)最小化和/或消除。
在操作206中，可在铸造系统的部件模具中诱发真空或接近真空。更具体地，在操作206中，可使铸造系统的部件模具的腔经受真空，以基本上从部件模具去除空气。如本文所述的，通过在由铸造系统300执行进一步操作之前初始从部件模具去除空气可基本上使陶瓷部件中的缺陷的风险最小化和/或消除。
应当理解，可同时在系统300内执行操作204和操作206。即，可在铸造系统的部件模具经受真空的同时使基于陶瓷的浆料混合物100经受真空。此外，应当理解，可对基于陶瓷的浆料混合物100抽真空预先确定的时间，以基本去除空气和/或气泡108，并可随后插上插塞，以防止在铸造系统内形成附加空气和/或气泡108。
在操作208中，可将基于陶瓷的浆料混合物100设置到铸造系统的部件模具的腔中。设置或提供基于陶瓷的浆料混合物100可包括使基于陶瓷的浆料混合物100从部件模具下方流向腔。即，可以某种方式提供基于陶瓷的浆料混合物100，以从腔的底部向腔的顶部填充铸造系统部件模具的腔。在操作208中设置基于陶瓷的浆料混合物100还可包括向铸造系统的部件模具供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100。即，如本文所述的，根据部件模具的腔的几何形状可向铸造系统的部件模具供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100。在操作208中的设置过程期间，可能在设置于铸造系统的部件模具中的基于陶瓷的浆料混合物100中形成气泡108。即，操作208中的设置过程可能使得在设置或提供到铸造系统的部件模具的预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100中形成铸造系统中的现有的气泡108或新的气泡108。
在任选的操作210(以虚线来显示)中，可对包括基于陶瓷的浆料混合物100的部件模具的腔连续抽真空预先确定的时间。如相对于操作204类似论述的那样，在操作210中，可使被包括在铸造系统的部件模具中的基于陶瓷的浆料混合物100经受真空，以产生压力差。通过使基于陶瓷的浆料混合物100经受真空，气泡108可通过基于陶瓷的浆料混合物100迁移到低压区域，这样最终可从被设置在铸造系统的部件模具中的基于陶瓷的浆料混合物100去除气泡108。
在操作212中，可在操作208中设置基于陶瓷的浆料混合物100之后，对部件模具316的腔314抽真空。如上文类似论述的那样，在操作212中，可被使包括在铸造系统的部件模具中的基于陶瓷的浆料混合物100经受真空。在操作212中，在基于陶瓷的浆料混合物100在模具316中时使其经受真空可基本上确保在铸造系统内进行进一步处理之前基于陶瓷的浆料混合物100没有气泡108。
在操作214中，在预先确定的时间期间内，陶瓷部件可由部件模具的腔内的基于陶瓷的浆料混合物100形成。更具体地，包括氧化锆颗粒106的基于陶瓷的浆料混合物100可在预先确定的时间期间内固化，以形成基本上刚性的基于氧化锆的部件(例如，陶瓷部件)。用于形成陶瓷部件342的预先确定的时间至少部分地取决于基于陶瓷的浆料混合物100的化学性质。即，如本文所述的，用于形成陶瓷部件的预先确定的时间可取决于形成基于陶瓷的浆料混合物100的第一材料102和第二材料104的组分以及在组合第一材料102和第二材料104以形成基于陶瓷的浆料混合物100时可能发生的化学反应。该预先确定的时间可能会花费更长的时间，因为其依赖于第一材料102和第二材料104之间的反应。例如，形成陶瓷部件342的预先确定的时间可包括大约三十(30)分钟。
转到图3A-图3G，其可描绘进行图2的方法200的各个操作的样本铸造系统300。此外，图3H和图3I示出了使用铸造系统300形成的样本陶瓷部件。应当理解，编号类似的部件可能以基本上类似的方式工作。为了清晰起见，已省略这些部件的重复解释。
如图3A所示，基于陶瓷的浆料混合物100可被设置、提供和/或容纳于铸造系统300的供应罐302的腔室304中，以在铸造陶瓷部件时使用，如本文所述的。如图3A中所示，被包含在供应罐302中的基于陶瓷的浆料混合物100可对应于图2的操作202。可在预混合的条件下向供应罐302提供基于陶瓷的浆料混合物100，或者可在供应罐302内组合第一材料102和第二材料104以形成基于陶瓷的浆料混合物100。即，可形成基于陶瓷的浆料混合物100并随后被设置在铸造系统300的供应罐302内，或者可直接在供应罐302中形成基于陶瓷的浆料混合物100。铸造系统300的供应罐302可包括能够存储基本上为液体材料(例如，基于陶瓷的浆料混合物100)的任何常规存储部件。
如图3B所示，供应罐真空装置306可经由罐开口308与腔室304流体连通，以对基于陶瓷的浆料混合物100施加真空压力，如上文相对于图2中的操作204所参考的。在示例性实施方案中，供应罐真空装置306可与供应罐302的罐开口308相邻定位，以对被包括在供应罐302的腔室304中的基于陶瓷的浆料混合物100基本上抽真空。供应罐真空装置306可对基于陶瓷的浆料混合物100抽真空，以基本上去除可能在基于陶瓷的浆料混合物100中形成的气泡108，如本文所述的。如图3B所示，供应罐真空装置306可通过在供应罐302内施加真空力(FVAC)来同时去除供应罐302的腔室304内的空气并去除基于陶瓷的浆料混合物100中形成的气泡108。
如图3B所示，可在图2的操作204中抽真空期间对供应罐302的基于陶瓷的浆料混合物100执行进一步的操作。例如，可将供应罐302耦接到或定位在铸造系统300的振动部件310上，其中振动部件310可在执行铸造系统300的附加操作(例如，操作208中的设置)之前向基于陶瓷的浆料混合物100提供振动。振动部件310可向包括基于陶瓷的浆料混合物100的供应罐302提供振动，以辅助去除基于在陶瓷的浆料混合物100内形成的气泡108。更具体地，如图3B所示，振动部件310可向供应罐302和被包括在供应罐302中的基于陶瓷的浆料混合物100提供振动，以向基于陶瓷的浆料混合物100的顶表面312移动气泡108。通过向基于陶瓷的浆料混合物100的顶表面312移动气泡108，气泡108可被消散到腔室304中，和/或被供应罐真空装置306施加的真空力(FVAC)从基于陶瓷的浆料混合物100去除。振动部件310可包括可提供振动以将基于陶瓷的浆料混合物100的气泡108向顶表面312移动的任何常规振动系统。例如，所提供的振动系统可包括但不限于：物理振动系统、超声波振动系统或旋转振动系统。
如图3B所示，模具真空装置318可以经由振动管道320与部件模具316的腔314流体连通，以从腔314抽出空气。使用模具真空装置318使部件模具316的腔314经受真空可对应于图2的操作206。如相对于供应罐302和供应罐真空装置306类似所述的，铸造系统300的模具真空装置318可施加真空力(FVAC)，以在铸造系统300执行进一步的操作之前从腔314去除空气。如图3B所示，真空管道320可以穿过部件模具316的顶部322定位，使得模具真空装置318可以从真空管道320抽取被包括在部件模具316的腔314中的空气。
如图3B所示，部件模具316的腔314可包括可用于形成陶瓷部件(图3G)的独特的或定制的几何形状。即，腔314可包括具有定制几何形状的开口，该几何形状可在本文所述的铸造过程期间限定用于形成陶瓷部件的基于陶瓷的浆料混合物100的形状。如图3B所示，腔314可在部件模具316内角取向。更具体地，可在部件模具316内形成或取向腔314，以包括与部件模具316的真空管道320相邻定位的至少一个角侧壁324。如本文所述的，腔314的角侧壁324可辅助允许空气和/或气泡108在腔314内移动以与真空管道320相邻定位，并随后经由模具真空装置318从腔314去除。任选地，如图3B中所示，腔314可包括涂层326。涂层326可包括具有基本上的疏水性质的任何常规材料。如本文所述的，涂层326还可辅助使气泡108移动通过被设置在314中的基于陶瓷的浆料混合物100(例如，操作208)，以与真空管道320相邻定位并随后经由模具真空装置318从腔314去除。
供应罐真空装置306和模具真空装置318可包括不同的真空系统(未示出)或可为被包括在单个真空系统(未示出)中的两个不同的真空软管。
如图3C-图3E所示，如相对于图2的操作208类似所述的，可在部件模具316的腔314内设置被包括在供应罐302中的基于陶瓷的浆料混合物100。即，如本文所述的，可经由铸造系统300的供应管道328向部件模具316的腔314提供形成基于陶瓷的浆料混合物100的第一材料102和第二材料104的组合。如图3C-图3E所示，供应管道328可以流体耦接供应罐302的包括基于陶瓷的浆料混合物100的腔室304和部件模具316的腔314。更具体地，如图3C-图3E所示，可将部件模具316升高到供应管道328上方，和/或可将供应管道328耦接到部件模具316的底部330。在将供应管道328耦接到部件模具316的顶部330时，可从底部330到顶部322利用基于陶瓷的浆料混合物100来填充部件模具316的腔314。即，图3C-图3E可示出在部件模具316的腔314内设置基于陶瓷的浆料混合物100以从底部330向顶部322填充腔314的进度。可使用任何常规的流体流技术或设备(未示出)(包括但不限于：重力馈送、流体泵和压力流)来从供应罐302向腔314供应基于陶瓷的浆料混合物100。
如相对于图2中的操作208所述的，可使用任何常规技术来测量和/或调节供应到腔314的预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100，以用于控制系统(例如，铸造系统300)内的流体流量。例如，可利用流体控制系统332(此后被称为“控制系统332”)向部件模具316的腔314供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100。如图3C-图3E所示，控制系统332可包括与供应管道328流体连通的阀门334以及被定位在供应管道328中并且与控制系统332电子连通的流量传感器336。阀门334可被配置为基本上打开和/或关闭供应管道328，使得在阀门334打开时，基于陶瓷的浆料混合物100可流到腔314，并且在阀门334关闭时，基于陶瓷的浆料混合物100不可流到腔314。流量传感器336可被配置为确定流经供应管道328的基于陶瓷的浆料混合物100的流动特性。基于陶瓷的浆料混合物100的流动特性可包括但不限于：基于陶瓷的浆料混合物100的流动体积、基于陶瓷的浆料混合物100的流动速度、以及基于陶瓷的浆料混合物100的流动持续时间。控制系统332可被配置为从传感器336接收流动特性并确定是否已向腔314供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100。在控制系统332确定已向腔314供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100时，如图3D所示，控制系统332可关闭阀门334，以防止任何附加的基于陶瓷的浆料混合物100进入部件模具316的腔314。如图3D所示，腔314可基本被供应预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100，并且供应管道328内的任何剩余的基于陶瓷的浆料混合物100可回流到供应罐302中。
如图3C-图3E所示，在图2的操作208中设置基于陶瓷的浆料混合物100期间，可能会在腔314中设置的基于陶瓷的浆料混合物100内形成气泡108。更具体地，在部件模具316的腔314中设置基于陶瓷的浆料混合物100时，气泡108可能被包括在并被散布于设置于腔314中的整个预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100中。如上所述的，被包括在腔314中的气泡108可包括基本上未从供应罐302的腔室304中的基于陶瓷的浆料混合物100去除的气泡108。此外，气泡108可包括被在包括在腔314中的预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100中形成的新气泡108。新形成的气泡108可由在供应管道328中捕获的空气、在部件模具316的腔314中捕获的空气形成，和/或可为由以不期望的流速被设置到腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100(例如，在腔314中飞溅)形成的气泡108。
转到图3E，由于腔314的角取向和/或腔314的涂层326的原因，多个气泡可能组合以形成位于部件模具316的顶部322中的单个气泡340。更具体地，由于角侧壁324朝向部件模具316的真空管道320和包括疏水性质的腔314的涂层326成角度，因此基于陶瓷的浆料混合物100的多个气泡108可沿角侧壁324向顶部322移动，并可由角侧壁324向真空管道320引导。在涂层326包括疏水性质的情况下，腔314的涂层326可从涂层326向外排斥气泡108，并且角侧壁324可仅向不包括涂层326的腔314部分——真空管道320传输气泡。由于多个气泡108与真空管道320相邻定位，因此它们可组合形成单个大气泡340，该大气泡可能与真空管道320相邻或基本上与真空管道320对准定位。如图3E所示，一旦气泡108向部件模具316的真空管道320移动并形成单个气泡340，包括基于陶瓷的浆料混合物100的腔314的其余部分便可基本不含气泡108。这样，由于去除所有气泡108和单个气泡340，腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100可基本上防止在陶瓷部件内形成缺陷。
图3D和图3E还示出包括腔314内的基于陶瓷的浆料混合物100的部件模具316可基本上振动。即，如相对于图3B所示的供应罐302类似所述的，可在将基于陶瓷的浆料混合物100设置到部件模具316的腔314中之后，向基于陶瓷的浆料混合物100提供振动。向包括基于陶瓷的浆料混合物100的部件模具316提供的振动可辅助允许在腔314中形成的多个气泡108(图3D)沿腔314的角侧壁324移动，并汇集/形成与部件模具316的真空管道320相邻的单个气泡340(图3E)。可使用如本文所述的任何常规设备和/或常规技术来向部件模具316提供振动。例如，如相对于图3B类似所述的，部件模具316可耦接到不同的振动部件310(未示出)，以向被包括在部件模具316的腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100提供振动。
如图3C-图3E所示，模具真空装置318可连续施加真空力(FVAC)(在虚线中示出)，以用于在部件模具316的腔314内设置基于陶瓷的浆料混合物100期间去除在腔314内形成的空气/气泡108。模具真空装置318连续抽真空可对应于图2的任选操作210。对操作206中的部件模具316的腔314抽真空可以是连续的，并且可在将基于陶瓷的浆料混合物100设置到部件模具316的腔314中的整个过程中继续，使得对腔314抽真空和将基于陶瓷的浆料混合物100设置到腔314中同时发生。对腔314连续抽真空的预先确定的时间可取决于若干个因素，包括但不限于：基于陶瓷的浆料混合物100的流动体积、基于陶瓷的浆料混合物100的流动速度、以及向腔314提供的预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100的流动持续时间。如本文所述的，对包括基于陶瓷的浆料混合物100的腔314连续抽真空可辅助去除可能在设置过程期间形成的不期望的气泡108。
如图3F所示，模具真空装置318可向包括预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100的腔314施加最终真空力(FVAC)，以基本上确保基于陶瓷的浆料混合物100没有气泡108。使用模具真空装置318施加最终真空力(FVAC)可对应于图2的操作212。在向腔314设置或流动预先确定量的基于陶瓷的浆料混合物100之后，模具真空装置318可施加真空力(FVAC)以去除单个气泡340。该最终真空力(FVAC)可基本上确保由腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100形成的陶瓷部件(图3G)可没有由气泡108/单个气泡340导致的缺陷。如图3F所示，可经由模具真空装置318从腔314去除单个气泡340、以及形成单个气泡340的多个气泡(图3D)。结果，被包括在部件模具316的腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100可准备好被铸造系统300进一步处理，以形成陶瓷部件(图3G)。
图3G示出了被包括在腔314中的基于陶瓷的浆料混合物100固化形成基本刚性的陶瓷部件342，这可对应于图2的操作214。更具体地，包括氧化锆颗粒106的基于陶瓷的浆料混合物100可在预先确定的时间期间内固化，以形成基本上刚性的基于氧化锆的部件(例如，陶瓷部件342)。在对比图3F和图3G时，在固化过程期间，氧化锆颗粒106可辅助形成陶瓷部件342。更具体地，如图3F所示并且如本文所述的，氧化锆颗粒106可均匀地散布在整个基于陶瓷的浆料混合物100中。随着固化过程完成并形成图3G的陶瓷部件342，多个均匀分布的氧化锆颗粒106可辅助形成刚性陶瓷部件342，以包括基本上均匀的密度。即，如本文所述，在形成或固化过程期间氧化锆颗粒106均匀地分布在整个基于陶瓷的浆料混合物100中的情况下，陶瓷部件342可包括基本上均匀的密度。
因为基于陶瓷的浆料混合物100的组分(例如，第一材料102、第二材料104)以及在组合材料形成基于陶瓷的浆料混合物100时发生的相应化学反应，可发生陶瓷部件342的形成，而无需对基于陶瓷的浆料混合物100执行附加过程。更具体地，一旦基于陶瓷的浆料混合物100被设置于部件模具316的腔314中并从腔314中抽出气泡108/单个气泡340，用于形成陶瓷部件342的基于陶瓷的浆料混合物100可仅需要固化时间。这样，形成陶瓷部件342可包括合理地维持包括基于陶瓷的浆料混合物100的部件模具316周围的环境温度，以及合理地维持被包括在部件模具316中的基于陶瓷的浆料混合物100上的最小压缩力。即，基于陶瓷的浆料混合物100不需要任何加热或冷却来在形成过程期间形成陶瓷部件342，基于陶瓷的浆料混合物100也不需要在被设置于腔314中之后的压缩力来形成陶瓷部件342。基于陶瓷的浆料混合物100上的最小压缩力可包括可将分成两部分的部件模具316保持在一起的压缩力。在部件模具316包括单个集成部件的情况下，基于陶瓷的浆料混合物100上的最小压缩力可包括大气压力。
应当理解，模具真空装置318可在操作214中形成陶瓷部件342期间连续对腔314抽真空。即，腔314可在形成过程期间被连续抽真空以基本上防止基于陶瓷的浆料混合物100和/或陶瓷部件342中不期望地包括气泡108。此外，如上所述的，在形成过程期间连续抽真空可基本上防止或消除如下风险：空气被捕获在腔314中并通过形成美观缺陷(例如，凸块或脱皮)和/或在陶瓷部件342中形成可变密度而不利地影响陶瓷部件342。
一旦形成，便可从部件模具316去除陶瓷部件342，并且如果必要可进行进一步处理。如图3H所示，在从部件模具316去除之后，可示出从铸造系统300形成的基本上刚性的陶瓷部件342。可从部件模具316取出陶瓷部件342，并可立即实施到可利用陶瓷部件342的部件、设备或系统中。或者，如图3H和图3I所示，陶瓷部件342可能需要进一步加工。更具体地，如图3H所示，陶瓷部件342可包括突出部346,348。突出部346可由基于陶瓷的浆料混合物100的一部分形成，该一部分在形成过程期间可位于部件模具316的真空管道320内。突出部348可由基于陶瓷的浆料混合物100的一部分形成，该一部分在形成过程期间可位于腔314和供应管道328之间的部件模具316中。在期望陶瓷部件342基本上为矩形的情况下，可从陶瓷部件342去除这些不全文的突出部346,348。更具体地，如图3I所示，可在陶瓷部件342上执行材料去除过程以去除突出部346,348并将陶瓷部件342制造成期望/需要的几何形状。用于陶瓷部件342上的材料去除过程可包括任何常规的材料去除过程，包括但不限于：研磨、碾磨、车削和切割。
通过利用可基于第一材料102和第二材料104之间的化学反应而固化其自身的基于陶瓷的浆料混合物100，可形成陶瓷部件342，而无需通常与常规陶瓷铸造相关联的制造应力(例如，快速加热-冷却、高压缩力)。与常规制造过程相关联的这些应力通常是因为在常规陶瓷部件中会形成缺陷。通过在形成陶瓷部件342中消除对快速加热和冷却的使用和/或对高压缩力的使用，可显著减小和/或消除陶瓷部件342中形成缺陷的风险。
此外，通过利用基于陶瓷的浆料混合物100形成陶瓷部件342并在形成过程中消除快速加热-冷却和/或高压缩力，可由较不昂贵且更容易制造的材料来制造部件模具316。即，相对于上述形成陶瓷部件342的过程，部件模具316可不经历快速温度变化和/或高压缩力。这样，部件模具316可能不需要耐受快速温度变化和/或高压缩力的材料，该材料通常包括非常昂贵并且难以加工的材料。相反，可由更有成本效率的更容易加工的材料来制造部件模具316。此外，因为部件模具316可由更容易加工和/或更有成本效率的材料制造并且因为不需要加热-冷却和/或压缩力，所以可制造多个部件模具316。结果，可同时形成或制造大量的陶瓷部件342。
此外，尽管上文仅论述了基本的矩形几何形状，但应当理解，部件模具316的腔314可包括用于形成陶瓷部件342的更复杂的几何配置。更具体地，如上所述，因为部件模具316可由更容易加工的材料形成，用于形成陶瓷部件342的腔314可更复杂，并可包括用于陶瓷部件342的非常特别的几何形状。这样，陶瓷部件342在从部件模具316取出时可包括恰好或基本上精确的复杂几何形状，并可在部件、设备或系统中实施之前需要最少的加工或不需要附加加工。
在上述描述中，为了进行解释，所使用的特定命名提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施方案不需要这些具体细节。因此，出于例示和描述的目的来呈现对本文所述的具体实施方案的上述描述。它们并非意在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改形式和变型形式是可能的。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
对基于陶瓷的浆料混合物抽真空，以从所述基于陶瓷的浆料混合物去除气泡，以及
通过定位在部件模具的顶部处的真空管道对所述部件模具抽真空，以从所述部件模具的腔中去除气体或者气泡中的至少一个；
在所述部件模具的抽真空期间，通过在所述部件模具的腔的底部中的开口，将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中；以及
在预先确定的时间期间内，在所述部件模具的所述腔内形成陶瓷部件，所述陶瓷部件由所述基于陶瓷的浆料混合物形成。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括对包括所述基于陶瓷的浆料混合物的所述部件模具的所述腔连续抽真空所述预先确定的时间。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在设置所述基于陶瓷的浆料混合物之前向所述基于陶瓷的浆料混合物提供振动，以从所述基于陶瓷的浆料混合物去除所述气泡。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括在将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中之后，向所述基于陶瓷的浆料混合物提供所述振动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所提供的振动包括物理振动、超声波振动或旋转振动中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述陶瓷部件包括形成氧化锆部件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中设置所述基于陶瓷的浆料混合物进一步包括经由使用流体控制系统向所述部件模具的所述腔供应预先确定量的所述基于陶瓷的浆料混合物，所述流体控制系统包括定位在将供应罐与所述部件模具中的腔流体耦接的供应管道中的流量传感器和定位在所述供应管道中的阀门。
8.根据权利要求2所述的方法，其中对所述部件模具抽真空从从所述基于陶瓷的浆料混合物去除气泡，同时所述基于陶瓷的浆料混合物填充所述部件模具的腔。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述预先确定的时间期间内在所述部件模具的所述腔内形成所述陶瓷部件包括：
合理地维持包括所述基于陶瓷的浆料混合物的所述部件模具周围的环境温度；以及
合理地维持包括所述基于陶瓷的浆料混合物的所述部件模具内的最小压缩力。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中之后，对所述部件模具的所述腔抽真空。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述部件模具的所述腔包括至少一个角侧壁，所述至少一个角侧壁被配置为在将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中期间允许气泡基本上流向所述部件模具的真空管道。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个角侧壁朝向部件模具的所述真空管道成角度。
13.一种方法，包括：
对基于陶瓷的浆料混合物抽真空以从所述基于陶瓷的浆料混合物去除气泡；
通过部件模具的腔的底部中的开口引入所述基于陶瓷的浆料混合物，使得所述基于陶瓷的浆料混合物从所述腔的底部到顶部填充所述腔；
通过定位在所述腔的顶部处的真空管道连续抽真空，至少在所述引入期间对包括所述基于陶瓷的浆料混合物的所述部件模具的所述腔连续抽真空预先确定的时间；以及
在所述预先确定的时间期间内，在所述部件模具的所述连续抽真空的腔内形成陶瓷部件，所述陶瓷部件由所述基于陶瓷的浆料混合物形成。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述基于陶瓷的浆料混合物包括：
第一材料；和
第二材料，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一者包括多个氧化锆颗粒，并且所述第一材料和所述第二材料彼此化学反应，以开始所述基于陶瓷的浆料混合物的硬化过程。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述氧化锆颗粒悬浮在所述第一材料和所述第二材料中的至少一者内，并且均匀地分布在整个相应的所述第一材料和所述第二材料中。
16.根据权利要求14所述的方法，其中将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中包括将所述第一材料和所述第二材料的组合提供到所述部件模具的所述腔中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中提供所述第一材料和所述第二材料的所述组合包括使所述第一材料和所述第二材料的所述组合从所述部件模具下方流动。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述部件模具的所述腔是角取向的，并且包括定位成与所述真空管道相邻并且被配置成允许气泡基本上流向所述真空管道的至少一个角侧壁。
19.根据权利要求13所述的方法，其中将所述基于陶瓷的浆料混合物设置到所述部件模具的所述腔中包括仅在所述腔的顶部中形成单个气泡。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述部件模具的所述腔包括涂层。
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