CN106588033A - 一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置及其方法。一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置，包括脱脂罐，所述脱脂罐包括上盖和罐体，所述上盖盖设在所述罐体上，所述罐体的外为中空的加热腔结构，所述加热腔内缠绕有电阻丝；所述罐体内设置有放置陶瓷柱塞的载物台，所述载物台上开设有多个通孔，所述罐体内还插设有搅拌桨，所述搅拌桨与控制器电连接。本发明的有益效果为：采用溶剂萃取脱脂与热脱脂相结合的两步脱脂方法，极大地缩短了脱脂阶段的时间；汽油作为有机脱脂溶剂应用于陶瓷柱塞注射成型制备过程，极大地提高了生产效率、降低了生产成本，并提高了成品率。

Description

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置及其方法

技术领域

本发明属于陶瓷注射成型领域，具体涉及一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置及其方法。

背景技术

陶瓷注射成型是一种净尺寸成型工艺，主要技术优势在于机械化程度高、产品尺寸精度和制品表面光洁度高，在制造形状复杂的小尺寸精密陶瓷部件方面具有不可替代性，例如陶瓷柱塞和光纤连接器插芯等。

注射成型中陶瓷粉体依靠有机载体实现流动性，因此有机粘接剂含量较高，必须经过独立的粘接剂脱除步骤才能进行最终的烧结。陶瓷材料在脱脂阶段极易形成各种缺陷，如裂纹、气孔、变形、鼓泡等，并且产生的缺陷无法通过后期烧结阶段进行弥补。因此，脱脂是注射成型制备陶瓷结构件工艺过程中最重要的一环。目前常见脱脂方法包括热脱脂、溶剂萃取脱脂、水基萃取脱脂、虹吸脱脂、催化脱脂、微波脱脂等。工业生产中最长使用的是热脱脂和溶剂萃取脱脂方法。其中，热脱脂是通过加热使有机粘接剂熔融、挥发和裂解脱除，容易使坯体在重力和热应力作用下产生粘性流动变形，因此需要极慢的升温速率，因而往往需要几十个小时进行脱脂，效率低且能耗大。

采用溶剂脱脂将素坯浸于加热的溶剂或溶剂蒸气中，粘接剂组分通过溶解-扩散反应溶于溶剂中，从而达到脱除粘接剂目的，并且适当的溶剂只需几个小时，速度较快，减少了生产周期耗时。现在通常应用于陶瓷注射成型脱脂有机溶剂的有三氯乙烷、二氯甲烷等，这些溶剂有的是致癌的，有的会破坏臭氧层，必须经过回收和严格后处理，增加了生产成本、降低了生产效率。脱脂过程中溶剂的蒸汽还会对环境和操作人员造成危害，从而限制了其发展和应用。

发明内容

为了解决现有技术存在的脱除效率低、成品率低的问题，本发明提供了一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法及其装置，其具有增加成品率、提高生产效率、降低能耗等特点。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置，包括脱脂罐，所述脱脂罐包括上盖和罐体，所述上盖盖设在所述罐体上，所述罐体的外为中空的加热腔结构，所述加热腔内缠绕有电阻丝；所述罐体内设置有放置陶瓷柱塞的载物台，所述载物台上开设有多个通孔，所述罐体内还插设有搅拌桨，所述搅拌桨与控制器电连接。

进一步的，所述上盖上设有安全阀。

进一步的，还包括内衬罐，所述内衬套设在所述罐体内部，所述内衬罐的外壁贴附于所述罐体的内壁。

进一步的，所述内衬罐包括内衬罐盖和内衬罐体，所述内衬罐盖密封盖设于所述内衬罐体上；所述内衬罐盖与所述内衬罐体采用的材质均为聚四氟乙烯。

进一步的，还包括密封垫板，所述密封垫板设置在所述上盖与所述内衬罐盖之间。

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法，包括以下步骤：

(1)将注射成型体放置于载物台上，向罐体内加入汽油，使所述汽油浸泡所述注射成型体，封闭所述罐体；

(2)控制器控制电阻丝通电加热，且搅拌桨旋转搅动汽油，进行溶剂脱脂，获得生坯；

(3)取出所述生坯，将所述生坯埋入氧化铝粉末，进行热脱脂。

进一步的，步骤(1)中，加入汽油的质量为所述注射成型体质量的10～15倍。

进一步的，步骤(2)中，所述控制器控制电阻丝的加热温度为40～80℃，加热时间为0.5～2小时。

进一步的，步骤(2)中，所述搅拌桨的转速为100～200r/min。

进一步的，步骤(3)中，设置升温速率为1～5℃/min，将所述氧化铝粉末的温度升至750～850℃，且保温1～2小时。

本发明的有益效果为：

(1)采用搅拌桨旋转带动溶剂，强制溶剂循环流动，提高了溶剂萃取注射成型体内有机粘接剂的速率，从而提高脱脂效率；载物台上开设的多个通孔，使注射成型体完全浸泡在溶剂内，且能够保证萃取注射成型体内有机粘接剂与溶剂充分的接触；环绕设置的电阻丝使加热均匀；

(2)罐盖上的安全阀防止溶剂受热挥发而导致气压过大，有效保证生产安全问题；

(3)内衬罐采用聚四氟乙烯衬套可起防泄漏防腐蚀作用，同时内衬罐紧贴罐体利于导热；密闭的内衬罐能减少了萃取过程中溶剂挥发可能带来的危害，且通过搅拌装置增加溶剂的内循环流动，提高了萃取脱脂的效率；

(4)溶剂萃取脱脂与热脱脂相结合的两步脱脂方法，使得脱脂阶段仅耗时8h，而传统热脱脂工艺通常需要近30h，因此极大地缩短了脱脂阶段的时间，提高了生产效率；并且结合热脱脂工艺使得脱脂率达到99％以上，完全满足生产工艺要求；

(5)选择低毒的汽油作为萃取溶剂，降低了萃取溶剂对操作人员的身体损害，环保无害，且减少了生产中溶剂回收等处理环节，极大地节约了生产成本；与单一溶剂相比，有机粘接剂在汽油扩散系数更大，脱脂效率更高；

(6)在40℃～80℃的汽油中进行萃取时，陶瓷坯体基本不产生溶胀现象，减少了变形开裂等缺陷，产品的成品率由原来的60％提升到90％。

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是本发明装置的一个实施方式的结构示意图。

图中1-内衬罐盖；2-密封垫板；3-上盖；4-安全阀；5-控制器；6-罐体；7- 电阻丝；8-内衬罐体；9-搅拌桨；10-载物台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置，包括脱脂罐，所述脱脂罐包括上盖3和罐体6，所述上盖3盖设在所述罐体6上，所述罐体6的外壁为中空的加热腔结构，所述加热腔内缠绕有电阻丝7。

做为本发明的一个实施方式，脱脂罐内还套设有一个内衬罐，所述内衬罐的外壁紧贴于所述罐体6的内壁。其中，内衬罐包括内衬罐盖1和内衬罐体8，所述内衬罐盖1密封盖设于所述内衬罐体8上。

对于脱脂罐和内衬罐的材质，脱脂罐宜采用金属材料，以方便电阻丝加热后进行导热。而内衬罐的材质可采用聚四氟乙烯，起防泄漏防腐蚀作用。

为了增强整个装置的密封性，在所述上盖与所述内衬罐盖之间设置一个密封垫板2，此密封垫板2包括一块金属垫片，金属垫片的圆周上设有一橡胶圈。

同时，从整套装置的安全性考虑，所述上盖上设有安全阀4。当加热挥发的溶剂使罐内压力升高超过规定值时，安全阀4开启向罐外排放溶剂。

所述罐体内设置有放置陶瓷柱塞的载物台10，所述载物台10上开设有多个通孔形成镂空的载物台，可以使陶瓷柱塞注射成型体完全浸没于萃取溶剂中，增加接触面积。所述罐体内还插设有搅拌桨9，所述搅拌桨9通过控制器5控制旋转，增加对流，提高脱脂速率的作用。

对于利用此装置进行脱脂的过程，用实施例1～3进行说明如下：

实施例1

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法，包括以下步骤：

(1)将注射成型体放置于载物台上，加入汽油，加入汽油的质量为所述注射成型体质量的10倍，使所述汽油浸泡所述注射成型体，封闭所述罐体；

(2)接通电源，利用控制器设置加热温度为40℃，加热时间为0.5小时，搅拌桨旋转搅动汽油，设置转速为100～200r/min，进行溶剂脱脂，获得生坯；

(3)取出所述生坯，将所述生坯埋入氧化铝粉末，设置升温速率为1℃/min，将所述氧化铝粉末的温度升至750℃，且保温1小时，进行热脱脂。

实施例2

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法，包括以下步骤：

(1)检查装置：内衬罐是否完好、装置能否密闭严实；

(2)将注射成型体放置于载物台上，加入汽油，使所述汽油浸泡所述注射成型体，加入汽油的质量为所述注射成型体质量的12倍，封闭所述罐体；

(3)控制器控制电阻丝通电加热，电阻丝的加热温度为60℃，加热时间为1小时，且搅拌桨旋转搅动汽油，转速为150r/min，进行溶剂脱脂，获得生坯；

(4)待脱脂结束后，关闭电源，取出陶瓷柱塞生坯，清洗装置；

(5)将所述生坯埋入氧化铝粉末，设置升温速率为2℃/min，从室温升至800℃，且保温1.5小时，进行热脱脂。

实施例3

一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法，包括以下步骤：

(1)检查装置：内衬罐是否完好、装置能否密闭严实；

(2)将注射成型体放置于载物台上，加入汽油，使所述汽油浸泡所述注射成型体，加入汽油的质量为所述注射成型体质量的15倍，封闭所述罐体；

(2)控制器控制电阻丝通电加热，设置加热温度为80℃，加热时间为2小时，且搅拌桨旋转搅动汽油，转速为200r/min，进行溶剂脱脂，获得生坯；

(4)待脱脂结束后，关闭电源，取出陶瓷柱塞生坯，清洗装置；

(5)将所述生坯埋入氧化铝粉末，设置升温速率为5℃/min，从室温升至850℃，且保温2小时，进行热脱脂。

脱脂是陶瓷注射成型工艺中的约束性步骤，现有技术中指采用单一的脱脂方式，即溶剂脱脂或热脱脂。本发明创造性的将两种脱脂方法结合在一起，先溶剂脱脂，再热脱脂，既缩短了脱脂时间，从原来的近30h降低至8h，又降低了开裂、溶胀的情况，成品率由60％提高到90％。

在溶剂脱脂过程中，选用汽油，即烷烃混合物，而非单一溶剂。现有技术中普遍认为高的溶剂温度，可加快脱脂速度，但容易引起裂纹，本发明有效解决了溶剂种类、脱脂温度和成品率之间的问题。汽油作为溶剂使得陶瓷生坯内产生多孔的结构，增加了后续热脱脂过程中的排胶通道，使得升温速率可以较大提升，从而缩短了热脱脂阶段耗时，提高了陶瓷柱塞注射成型的效率。

同时，对于溶剂脱脂还存在一个不可回避的问题，即在溶剂脱脂的最后阶段将产生剧烈的收缩和温度降低，从而导致坯体出现裂纹和变形。本发明的创造性控制陶瓷注射成型体在汽油中的脱脂时间为0.5～2小时，利用本发明的装置，实现一定程度密封加压，快速除去大部分有机粘接剂后，利用热脱脂除去剩余少量的有机粘接剂，脱脂率达到99％以上，且能够防止坯体的开裂和变形。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂装置，其特征在于：包括脱脂罐，所述脱脂罐包括上盖和罐体，所述上盖盖设在所述罐体上，所述罐体的外壁为中空的加热腔结构，所述加热腔内缠绕有电阻丝；所述罐体内设置有放置注射成型体的载物台，所述载物台上开设有多个通孔，所述罐体内还插设有搅拌桨，所述搅拌桨与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的高效脱脂装置，其特征在于：所述上盖上设有安全阀。

3.根据权利要求1或2所述的高效脱脂装置，其特征在于：还包括内衬罐，所述内衬套设在所述罐体内部，所述内衬罐的外壁贴附于所述罐体的内壁。

4.根据权利要求3所述的高效脱脂装置，其特征在于：所述内衬罐包括内衬罐盖和内衬罐体，所述内衬罐盖密封盖设于所述内衬罐体上；所述内衬罐盖与所述内衬罐体采用的材质均为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求4所述的高效脱脂装置，其特征在于：还包括密封垫板，所述密封垫板设置在所述上盖与所述内衬罐盖之间。

6.一种用于陶瓷柱塞注射成型体的高效脱脂方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将注射成型体放置于载物台上，加入汽油，使所述汽油浸泡所述注射成型体，封闭所述罐体；

(2)控制器控制电阻丝通电加热，且搅拌桨旋转搅动汽油，进行溶剂脱脂，获得生坯；

(3)取出所述生坯，将所述生坯埋入氧化铝粉末，进行热脱脂。

7.根据权利要求6所述的高效脱脂方法，其特征在于：步骤(1)中，加入汽油的质量为所述注射成型体质量的10～15倍。

8.根据权利要求6所述的高效脱脂方法，其特征在于：步骤(2)中，所述控制器控制电阻丝的加热温度为40～80℃，加热时间为0.5～2小时。

9.根据权利要求6或8所述的高效脱脂方法，其特征在于：步骤(2)中，所述搅拌桨的转速为100～200r/min。

10.据权利要求6所述的高效脱脂方法，其特征在于：步骤(3)中，将所述氧化铝粉末的温度升至750～850℃，且保温1～2小时。