CN108297242A - 陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具 - Google Patents
陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具，涉及陶瓷制造技术领域，以解决现有的陶瓷坯料注塑制品在烧结过程中因塌陷而造成制品精度较低等质量不过关的技术问题。本发明所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，包括如下步骤：在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔；将支撑柱型腔的孔径抛光；将模具架于注塑成型机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；通过控制工艺，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘模现象；得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱去除。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷制造技术领域，特别涉及一种陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具。
背景技术
随着时代的发展，陶瓷产品的用途已不仅局限于器皿、装饰品等传统领域，正逐渐向电子产品部件等领域拓展，这些领域对于陶瓷制品的精密化程度的要求也越来越高，现有的陶瓷烧结技术难以满足产业技术升级的要求。
传统的陶瓷3D坯料注塑制品的烧结方法，容易导致胚料变形而无法保证制品的轮廓度及尺寸要求，特别针对内面呈拱起、表面呈凸起的形状制品，烧结前在承烧板上装载为内面朝下、表面朝上，在烧结过程中因氧化锆材料在高温状态下软化而导致胚体塌陷、变形，从而容易造成成瓷的外内圆直径、内面高度及轮廓度等均超出0.1mm以上的变形，进而严重影响了制品的制造精度。
因此，如何提供一种陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，以使制品在高温烧结过程中能够得到均匀支撑、收缩一致且具有一定量产性，并能够有效提高制品的制造精度、减少加工余量、降低制造成本，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具，以解决现有的陶瓷坯料注塑制品在烧结过程中因塌陷而造成制品精度较低等质量不过关的技术问题。
本发明提供一种陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，包括如下步骤：在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔；将支撑柱型腔的孔径抛光；将模具架于注塑成型机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；通过控制工艺，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘模现象；得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱去除。
其中，所述“在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔”的步骤具体包括：所述支撑柱型腔的根部做第一R角处理；所述支撑柱型腔的头部做第二R角处理；所述支撑柱型腔的单边做脱模角处理。
具体地，所述母模模仁选用高硬度钢材，并经热处理使洛氏硬度达到50以上；所述支撑柱型腔抛光后的粗糙度小于10nm。
实际应用时，所述“将模具架于注塑机并使用硬金属螺杆进行低温注塑”的步骤具体包括：所述金属螺杆的表面喷涂一层厚度在0.15－0.25mm、洛氏硬度在60以上的合金，以使所述金属螺杆的表面硬度达到60以上；低温注塑时，所述陶瓷坯料的温度为150－180℃，所述模具的温度为50℃以下。
其中，所述陶瓷的主体材质为氧化锆材料；所述氧化锆材料包括：陶瓷无机成分80－85wt％，有机粘结剂成分15－20wt％；所述陶瓷无机成分由92－98wt％的氧化锆以及2－8wt％的着色剂组成。
具体地，所述“通过工艺控制，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘膜现象”的步骤具体包括：射出、保压、冷却、顶出，射压为50－80MPa，保持压为40－70MPa，保时控制在0.5－2s，射速为10－120mm/s，冷却时间为5－50s。
进一步地，所述“得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结”的步骤具体包括：脱脂时，使用300mm＊150mm＊80mm的承烧板进行装载，所述承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块所述承烧板上均匀撒上刚玉砂，每块所述承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，所述陶瓷坯料注塑制品在所述承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个脱脂的过程分5－9个温区进行，且其中最高温度为700℃，整个脱脂的时间为35－50h。
进一步地，所述“得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结”的步骤具体包括：烧结时，使用300mm＊150mm＊100mm的承烧板进行装载，所述承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块所述承烧板上均匀撒上刚玉砂，每块所述承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，所述陶瓷坯料注塑制品在所述承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个烧结的过程分5－8个温区进行，且其中最高温度为1600℃，整个烧结的时间为25－40h。
相对于现有技术，本发明所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法具有以下优势：
本发明提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法中，包括如下步骤：在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔；将支撑柱型腔的孔径抛光；将模具架于注塑成型机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；通过控制工艺，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘模现象；得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱去除。由此分析可知，本发明提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法中，由于在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔，成型后支撑柱能够起到有效防止烧结过程中注塑胚体因高温软化而生产变形、塌陷的作用，因此能够保证陶瓷坯料注塑制品在烧结后成瓷尺寸更加精准、减少成瓷加工余量，实现成本降低、良率提升的目的。
本发明还提供一种陶瓷坯料注塑制品，包括：注塑胚体，所述注塑胚体上预设有支撑柱，所述支撑柱待所述陶瓷坯料注塑制品烧结完成后再去除。
本发明再提供一种陶瓷坯料注塑模具，包括：母模模仁，所述母模模仁上设置多个支撑柱型腔，所述支撑柱型腔用于成型出带有支撑柱的陶瓷胚料注塑制品，以使成型后每个所述支撑柱能够均匀承受来自制品的自身重力。
所述陶瓷坯料注塑制品及陶瓷坯料注塑模具与上述陶瓷坯料注塑制品的烧结方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑模具的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品及陶瓷坯料注塑模具的剖面结构示意图。
图中：1－模具；11－母模模仁；12－支撑柱型腔；2－陶瓷坯料注塑制品；21－支撑柱；22－注塑胚体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的结构示意图；图3为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑模具的结构示意图；图4为本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品及陶瓷坯料注塑模具的剖面结构示意图。
如图1结合图2－图4所示，本发明实施例提供一种陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，包括如下步骤：步骤S1、在模具1的母模模仁11上设置有(多个)支撑柱型腔12；步骤S2、将支撑柱型腔12的孔径抛光；步骤S3、将模具架于注塑成型机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；步骤S4、通过工艺控制，以使陶瓷坯料注塑制品2的外表无明显缩水或支柱拉模、粘膜现象；步骤S5、得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；步骤S6、将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱21去除。
相对于现有技术，本发明实施例所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法具有以下优势：
本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法中，如图1结合图2－图4所示，包括如下步骤：步骤S1、在模具1的母模模仁11上设置有(多个)支撑柱型腔12；步骤S2、将支撑柱型腔12的孔径抛光；步骤S3、将模具架于注塑成型机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；步骤S4、通过工艺控制，以使陶瓷坯料注塑制品2的外表无明显缩水或支柱拉模、粘膜现象；步骤S5、得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；步骤S6、将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱21去除。由此分析可知，本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法中，由于在模具1的母模模仁11上设置有支撑柱型腔12，成型后支撑柱21能够起到有效防止烧结过程中注塑胚体22因高温软化而生产变形、塌陷的作用，因此能够保证陶瓷坯料注塑制品2在烧结后成瓷尺寸更加精准、减少成瓷加工余量，实现成本降低、良率提升的目的。
其中，上述步骤S1具体可以包括：支撑柱型腔12的根部做0.3mm－0.8mm的第一R角处理；支撑柱型腔12的头部做0.3mm－0.8mm的第二R角处理；支撑柱型腔12的单边做5－15°脱模角处理。优选地，支撑柱型腔12的根部做0.5mm的第一R角处理；支撑柱型腔12的头部做0.5mm的第二R角处理；支撑柱型腔12的单边做10°脱模角处理。
上述制作R角的目的是为防止制品在脱脂/烧结过程中出现开裂等不良现象。
此处需要补充说明的是，上述母模模仁11用于成型陶瓷坯料注塑制品2的内凹面，上述支撑柱型腔12的头部用于成型支撑柱21的支撑面。
此外，以胚料直径为30mm、肉厚为1.5mm、内凹深度为3.0mm的陶瓷坯料注塑制品2为例，上述支撑柱型腔12可以设置有1－8个，优选为均匀设置有4个；支撑柱型腔12的高度可以为3.0±0.05mm、优选为3.0±0.03mm，直径可以为2.0－4.0mm、优选为2.0mm。
具体地，为了保证注塑效果，上述母模模仁11可以选用高硬度钢材，并经热处理使洛氏硬度达到50以上；上述支撑柱型腔12抛光后的粗糙度应小于10nm。
实际应用时，上述步骤S3具体可以包括：在金属螺杆的表面喷涂一层厚度在0.15－0.25mm、洛氏硬度在60以上的合金，以使该金属螺杆的表面硬度达到60以上；低温注塑时，陶瓷胚料的温度可以为150－180℃，模具1的温度可以为50℃以下。
此处需要补充说明的是，低温注塑能够有效解决在成型中因支撑柱21的肉厚及高度原因而导致的根部缩水及脱模拉扯现象。具体地，陶瓷坯料的温度在150－180℃，能够确保在有效时间内材料热量得到充分地释放，同时保证材料的流动性；模具1的温度在50℃以下，能够加大支撑柱21在模腔内的收缩，从而有效减小脱模时支撑柱21的拉扯断裂现象。
此外，上述金属螺杆的直径可以为25mm；注塑时，可以将模具(即模仁)架于100T卧式注塑机台上；并且，注塑成型机的吨位可以为50T－200T。需要补充说明的是，此处的模仁指的是成型整个产品所需的模腔，具体包含模仁镶件、模盒、顶块、顶针等。模胚指的是用来固定模仁腔体的一型腔，具体包括公/母模固定板、栈板、顶出板，顶出固定板、导柱，定位销等。
其中，上述陶瓷的主体材质可以为氧化锆材料；具体地，该氧化锆材料可以包括：陶瓷无机成分80－85wt％，有机粘结剂成分15－20wt％；进一步地，陶瓷无机成分可以由92－98wt％的氧化锆以及2－8wt％的着色剂组成；具体可以为黑色着色剂。
由于支撑柱21的增加，容易造成其根部肉厚并产生缩水或拉模、粘膜现象，因此需要在原工艺的基础上将保压时间同步适量增加；即以陶瓷坯料注塑制品2的外表无明显缩水为标准，同时需切忌过量。具体地，上述步骤S4具体可以包括：射出、保压、冷却、顶出，射压为50－80MPa、优选为75－80MPa，保持压为40－70MPa、优选为50－55MPa，保时控制在0.5－2s、优选为1.0－1.5s，射速为10－120mm/s，冷却时间为5－50s，优选为25s。
进一步地，上述步骤S5具体可以包括：脱脂时，使用300mm＊150mm＊80mm的承烧板进行装载，该承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块承烧板上均匀撒上300目的刚玉砂，且撒沙厚度在0.1mm内，每块承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品2，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，陶瓷坯料注塑制品2在承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个脱脂的过程分5－9个温区进行，且其中最高温度为700℃，整个脱脂的时间为35－50h。
此种情况下，优选地：每块承烧板装载20pcs的陶瓷坯料注塑制品2，且装载层位为6层、层距为2cm，陶瓷坯料注塑制品2在承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个脱脂的过程分7个温区进行，且其中最高温度为700℃，整个脱脂的时间为50h。
进一步地，上述步骤S5具体还可以包括：烧结时，使用300mm＊150mm＊100mm的承烧板进行装载，该承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块承烧板上均匀撒上300目的刚玉砂，且撒沙厚度在0.05mm内，每块承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品2，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，陶瓷坯料注塑制品2在承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个烧结的过程分5－8个温区进行，且其中最高温度为1600℃，整个烧结的时间为25－40h。
此种情况下，优选地：每块承烧板装载20pcs的陶瓷坯料注塑制品2，且装载层位为8层、层距为1.5cm，陶瓷坯料注塑制品2在承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个烧结的过程分5个温区进行，且其中最高温度为1600℃，整个烧结的时间为35h。
此处需要补充说明的是，如脱脂后胚料出现开裂、变形、起泡等不良时可以通过承烧板撒沙的方式来缓解或改善。
更进一步地，将陶瓷坯料注塑制品2上对应支撑柱型腔12的支撑柱21去除时，可以将出窑后的成瓷放置在数控机床上并通过治具定位后，使用2.0mm－5.0mm的砂轮棒将该支撑柱21直接去除。
本发明实施例还提供一种陶瓷坯料注塑制品，如图2所示，包括：注塑胚体22，该注塑胚体22上预设有支撑柱21，且支撑柱21待陶瓷坯料注塑制品2烧结完成后需要再去除。
具体地，上述注塑胚体22可以整体呈圆形拱起，其内面拱起高度为3.0mm，内面中心有一直径为20mm平台；内圆直径尺寸为30mm，外径尺寸为32.5mm。烧结后陶瓷坯料注塑制品2的内外圆直径控制在±0.08mm，中心平台至制品底平面高度控制在±0.05mm。
本发明实施例再提供一种陶瓷坯料注塑模具，如图3所示，包括：母模模仁11，该母模模仁11上设置有多个支撑柱型腔12，该支撑柱型腔12用于成型出带有支撑柱21的陶瓷胚料注塑制品，以使成型后每个支撑柱21能够均匀承受注塑制品的自身重力。
本发明实施例提供的陶瓷坯料注塑制品及其烧结方法、陶瓷坯料注塑模具，能够有效解决烧结坍塌问题，具体表现为内径尺寸及内高尺寸可控在±0.06mm内、内圆圆度0.1mm内，整个内面的配合尺寸无需CNC加工，实现降低成本、减少工序、效率提升之目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：
在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔；
将所述支撑柱型腔的孔径抛光；
将模具架于注塑机并使用硬金属螺杆进行低温注塑；
通过工艺控制，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘膜现象；
得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结；
将陶瓷坯料注塑制品上支撑柱去除。
2.根据权利要求1所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述“在模具的母模模仁上设置有支撑柱型腔”的步骤具体包括：
所述支撑柱型腔的根部做第一R角处理；
所述支撑柱型腔的头部做第二R角处理；
所述支撑柱型腔的单边做脱模角处理。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，公、母模模仁选用高硬度钢材，并经热处理使洛氏硬度达到50以上；
所述支撑柱型腔抛光后的粗糙度小于10nm。
4.根据权利要求2所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述“将模具架于注塑机并使用硬金属螺杆进行低温注塑”的步骤具体包括：
所述金属螺杆的表面喷涂一层厚度在0.15－0.25mm、洛氏硬度在60以上的合金，以使所述金属螺杆的表面硬度达到60以上；
低温注塑时，所述陶瓷坯料的温度为150－180℃，所述模具的温度为50℃以下。
5.根据权利要求1所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述陶瓷的主体材质为氧化锆材料；
所述氧化锆材料包括：陶瓷无机成分80－85wt％，有机粘结剂成分15－20wt％；
所述陶瓷无机成分由92－98wt％的氧化锆以及2－8wt％的着色剂组成。
6.根据权利要求4所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述“通过工艺控制，以使陶瓷坯料注塑制品的外表无明显缩水或支柱拉模、粘膜现象”的步骤具体包括：
射出、保压、冷却、顶出，射压为50－80MPa，保持压为40－70MPa，保时控制在0.5－2s，射速为10－120mm/s，冷却时间为5－50s。
7.根据权利要求6所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述“得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结”的步骤具体包括：
脱脂时，使用300mm＊150mm＊80mm的承烧板进行装载，所述承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块所述承烧板上均匀撒上刚玉砂，每块所述承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，所述陶瓷坯料注塑制品在所述承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个脱脂的过程分5－9个温区进行，且其中最高温度为700℃，整个脱脂的时间为35－50h。
8.根据权利要求6所述的陶瓷坯料注塑制品的烧结方法，其特征在于，所述“得到带有支撑柱的胚体后再使用承烧板装载后进行脱脂、烧结”的步骤具体包括：
烧结时，使用300mm＊150mm＊100mm的承烧板进行装载，所述承烧板的平面度要求在0.1mm内，装载前在每块所述承烧板上均匀撒上刚玉砂，每块所述承烧板装载15－20pcs的陶瓷坯料注塑制品，且装载层位为6－8层、层距为1－3cm，所述陶瓷坯料注塑制品在所述承烧板上均匀摆放，并保持窑内气流通透，整个烧结的过程分5－8个温区进行，且其中最高温度为1600℃，整个烧结的时间为25－40h。
9.一种陶瓷坯料注塑制品，其特征在于，包括：注塑胚体，所述注塑胚体上预设有支撑柱，所述支撑柱待所述陶瓷坯料注塑制品烧结完成后再去除。
10.一种陶瓷坯料注塑模具，其特征在于，包括：母模模仁，所述母模模仁上设置多个支撑柱型腔，所述支撑柱型腔用于成型出带有支撑柱的陶瓷胚料注塑制品，以使成型后每个所述支撑柱能够均匀承受注塑制品的自身重力。
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