CN108731475A - 一种陶瓷材料微波烧结用保温装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波烧结技术领域，公开了一种陶瓷材料微波烧结用保温装置。该保温装置包括陶瓷纤维毯、莫来石纤维箱及其盖板、硅酸铝陶瓷纤维板、多晶莫来石纤维板、刚玉莫来石套筒及其盖板、多晶莫来石高温纤维棉和玻璃纤维高温带，烧结试样置于刚玉坩埚中，并采用碳化硅埋粉进行辅助加热。本发明保温装置结构简单，互换性好，成本低廉，其最高承受温度可达到2000℃，在1700℃以下可多次重复使用，同时保温效果好，升温速率快。

Description

一种陶瓷材料微波烧结用保温装置

技术领域

本发明属于微波烧结技术领域，特别是一种陶瓷材料微波烧结用保温装置。

背景技术

微波烧结是20世纪70年代引入陶瓷领域的一种烧结方法，利用微波能对被烧结材料进行整体加热是其最大特点，由于是整体加热，材料受热均匀、温度梯度小，这样烧成的材料性质均匀，晶粒细小，致密性好。另外，微波烧结还具有高效、节能、环保等特点，可以实现传统烧结方法无法实现的结构和性能。然而陶瓷材料的烧结温度较高，保温装置的设计成为了目前限制微波烧结技术在陶瓷烧结领域应用的重要因素之一，不合理的保温装置设计会导致热量散失较快，引起较大的温度变化，会降低烧结材料的力学性能，甚至造成烧结材料的变形、开裂等缺陷。

当前公开的关于陶瓷材料微波烧结用保温装置常见的是在莫来石纤维箱体中填充一些其他的保温材料，如在专利申请公布号为CN 103868354A的发明专利中公布的保温装置，该装置采用保温砖与保温棉相间排列的方式填充莫来石保温箱腔体，其承受烧结温度可达到1800℃，温度分布均匀且成本低，然而保温砖在高温下会吸收微波能，大量保温砖的使用造成了较大的能量损耗，影响烧结材料的正常升温。专利申请发布号为CN105091604A的发明专利中公开的保温装置减少了保温砖的使用，采用耐高温氧化铝纤维棉代替了部分保温砖，其承受温度可达2000℃，保温效果优异。然而该装置中坩埚与底部保温砖间的区域均以保温棉填充，烧结过程中坩埚周围温度较高，使用过程中，坩埚局部高温会使周围保温棉软化，易造成坩埚塌陷，塌陷后内部空隙增大，加速了热量散失，且发热体偏离测温口造成测温不准，影响烧结过程。另外，一旦保温棉软化塌陷，需将所有保温棉更换后才能再次使用，其更换成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保温效果好、成本低、寿命长、拆装便捷、更换材料少的微波烧结保温装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种陶瓷材料微波烧结保温装置，包括莫来石纤维箱、第二陶瓷纤维毯、硅酸铝陶瓷纤维板、第三陶瓷纤维毯、多晶莫来石纤维板、刚玉莫来石套筒、多晶莫来石高温纤维、刚玉莫来石盖板和莫来石纤维箱盖板。

其中莫来石纤维箱和莫来石纤维盖板构成一个箱体。莫来石保温箱腔体底部放置一层第二陶瓷纤维毯，第二陶瓷纤维毯上方放置硅酸铝陶瓷纤维板，硅酸铝陶瓷纤维板上方再放置一层第三陶瓷纤维毯。刚玉莫来石套筒及其盖板位于整个箱体的上半部位，套筒底部垫一块多晶莫来石纤维板，整个套筒周围用陶瓷纤维毯填实，坩埚的内部放置碳化硅埋粉，烧结试样放置于碳化硅埋粉中，坩埚置于套筒的中部，周围用多晶莫来石高温纤维填实。箱体侧面包裹一圈第一陶瓷纤维毯，在外表面缠上一层玻璃纤维高温带，并系实，此设计可以保证内部温度1700℃以上，箱体外部仍可手持。刚玉莫来石盖板和莫来石纤维箱盖板均开有测温孔，且莫来石纤维箱盖板测温孔口径比刚玉莫来石盖板测温孔口径略大，便于在材料烧结过程中通过调节红外测温仪角度实时监测内部最高温度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本装置结构合理，升温速率快，所选保温材料在各温度段的透波性良好，且热传导性差，可减少因保温材料吸波而损耗的能量；(2)本装置中的刚玉莫来石套筒和多晶莫来石纤维板置于发热体与保温陶瓷纤维毯之间，可避免坩埚因陶瓷纤维毯高温下软化而塌陷现象，增加保温装置的重复使用次数，该保温装置承受温度最高可达2000℃，在1700℃以下可多次重复使用；(3)本装置拆卸方便，便于更换局部损坏部件，当保温效果下降时，仅需更换刚玉莫来石套筒内部的多晶莫来石高温纤维棉即可再次使用，降低了更换成本。

附图说明

图1为本发明的陶瓷材料微波烧结用保温装置半剖图。

其中：1-第一陶瓷纤维毯；2-莫来石纤维箱；3-第二陶瓷纤维毯；4-硅酸铝陶瓷纤维板；5-第三陶瓷纤维毯；6-多晶莫来石纤维板；7-刚玉莫来石套筒；8-多晶莫来石高温纤维；9-坩埚；10-碳化硅埋粉；11-烧结试样；12-刚玉莫来石盖板；13-莫来石纤维盖板；14-红外测温孔；15-玻璃纤维高温带。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明用于陶瓷材料微波烧结的保温装置主要包括莫来石纤维箱2、第二陶瓷纤维毯3、硅酸铝陶瓷纤维板4、第三陶瓷纤维毯5、多晶莫来石纤维板6、刚玉莫来石套筒7、多晶莫来石高温纤维8、刚玉莫来石盖板12和莫来石纤维箱盖板3；

装置中莫来石纤维箱2和莫来石纤维盖板13构成一个箱体。莫来石保温箱2腔体底部放置一层第二陶瓷纤维毯3，第二陶瓷纤维毯3上方放置硅酸铝陶瓷纤维板4，硅酸铝陶瓷纤维板4上方再放置一层第三陶瓷纤维毯5。刚玉莫来石套筒7及其盖板12位于整个箱体的上半部位，套筒7底部垫一块多晶莫来石纤维板6，整个套筒7周围用第三陶瓷纤维毯5填实，坩埚9的内部放置碳化硅埋粉10，烧结试样11放置于碳化硅埋粉10中，坩埚9置于套筒7的中部，周围用多晶莫来石高温纤维8填实。刚玉莫来石盖板12和莫来石纤维保温桶盖板13均开有测温孔。

莫来石纤维箱体侧面包裹一圈第一陶瓷纤维毯1，在外表面缠上一层玻璃纤维高温带15，并系实，可保证内部温度在1700℃以上时仍可手持箱体。

陶瓷纤维毯承受温度在1400℃以上，多晶莫来石高温纤维8承受温度在1700℃以上，莫来石纤维板6承受温度在1700℃以上。

刚玉莫来石套筒7外径为100-120mm，内径为86-100mm，高度为40-55mm。

所述的莫来石纤维箱盖板13测温孔口径比刚玉莫来石盖板12大10-15mm，便于在材料烧结过程中通过调节红外测温仪角度来实时监测内部最高温度。

本发明的陶瓷材料微波烧结用保温装置所选用材料具有在各温度段透波性好、导热系数低和耐高温的特点，解决了现有保温装置保温效果差、使用寿命短、高温段耗能高等问题；所设计的保温装置结构可有效避免坩埚因保温棉高温下软化而塌陷的现象，增加保温装置的重复使用次数，延长使用寿命，且更换损坏部件少，有效节约成本；本发明的保温装置承受温度最高可达2000℃，在1700℃以下可长时间多次使用。

Claims (7)

1.一种陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，该保温装置包括：莫来石纤维箱(2)、第二陶瓷纤维毯(3)、硅酸铝陶瓷纤维板(4)、第三陶瓷纤维毯(5)、多晶莫来石纤维板(6)、刚玉莫来石套筒(7)、多晶莫来石高温纤维(8)、刚玉莫来石盖板(12)和莫来石纤维箱盖板(13)；

莫来石纤维箱(2)和莫来石纤维盖板(11)构成该保温装置的箱体；

在该莫来石纤维箱(2)的腔体内：

底部放置一层第二陶瓷纤维毯(3)，第二陶瓷纤维毯(3)上方放置硅酸铝陶瓷纤维板(3)，且在硅酸铝陶瓷纤维板(3)上方再放置一层第三陶瓷纤维毯(5)；

于该第三陶瓷纤维毯(5)之上，设置有用于放置坩埚(9)的刚玉莫来石套筒(7)；所述的坩埚(9)置于刚玉莫来石套筒(7)的中部；

所述的刚玉莫来石套筒(7)设有盖板(12)；刚玉莫来石套筒(7)底部垫有多晶莫来石纤维板(6)；刚玉莫来石套筒(7)周围用第三陶瓷纤维毯(5)填实，

所述的刚玉莫来石盖板(10)和莫来石纤维箱盖板(11)均开有测温孔。

2.根据权利要求1所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，莫来石纤维箱(2)和莫来石纤维盖板(13)构成的箱体侧面包裹一圈第一陶瓷纤维毯(1)。

3.根据权利要求2所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，第一陶瓷纤维毯(1)的外表面缠上一层玻璃纤维高温带(13)，并系实。

4.根据权利要求1所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，所述的坩埚(7)的内部放置碳化硅埋粉(8)；烧结试样(9)放置于碳化硅埋粉(8)中，周围用多晶莫来石高温纤维(6)填实。

5.根据权利要求1所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，所述陶瓷纤维毯(1,3,5)为承受温度在1400℃以上的陶瓷纤维毯，多晶莫来石高温纤维(8)为承受温度在1700℃以上的多晶莫来石高温纤维，莫来石纤维板(6)为承受温度在1700℃以上的莫来石纤维板。

6.根据权利要求1所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，所述刚玉莫来石套筒(7)外径为100-120mm，内径为86-100mm，高度为40-55mm。

7.根据权利要求1所述的陶瓷材料微波烧结用保温装置，其特征在于，所述的莫来石纤维箱盖板(13)测温孔口径比刚玉莫来石盖板(12)测温孔口径大10-15mm。