CN109005608A - 一种镂空陶瓷发热体的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种镂空陶瓷发热体的加工方法，本发明公开了本陶瓷发热体首先制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在芯筒的侧壁上成型有镂空图案，风干芯筒并烧结硬化；采用流延成型的方式制得软生坯层，切片得到软生坯片，在软生坯片上冲印与芯筒上镂空图案相匹配的图案；待软生坯片干燥后，将钨浆料利用丝网印刷技术均匀地沉积到生坯片上，风干得到发热电路和引线电极；将软生坯片上附着有发热电路的一面压紧在芯筒上，软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；在得到半成品上采用等静压的方式进行压合；将等静压后的半成品在还原环境中烧结，得到最终的镂空发热体。本制作工艺简洁，制作方便，成型率高，成型后的成品不容易出现裂痕，产品良品率高。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种镂空陶瓷发热体的加工方法。
背景技术
目前许多发热陶瓷的技术已经发展很成熟了，都是依次采用制作生坯片、印刷电路、压制、烧结等基本工艺路线进行制作，在一些特殊行业，在对物体进行加热的时候，并不能对整个物体进行加热，只需加热某些部分，因此需要一些具有特殊镂空图案的陶瓷发热体进行加热。但是目前行业中对于镂空陶瓷发热体的制作还是一片空白，最主要的是普通陶瓷发热体的制作工艺不适用于镂空陶瓷发热体的制作，采用普通的工艺制作会因为生坯上的镂空结构导致整体内部应力不均，烧结后的陶瓷容易出现裂痕。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种工艺简洁，制作方便，成型率高的镂空陶瓷发热体制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种镂空陶瓷发热体的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在芯筒的侧壁上成型有镂空图案，干燥芯筒并烧结硬化；
步骤2、采用流延成型的方式制得软生坯层，切片得到软生坯片，在软生坯片上冲印与芯筒上镂空图案相匹配的图案；
步骤3、待软生坯片干燥后，将钨浆料利用丝网印刷技术均匀地沉积到生坯片上，风干得到发热电路和引线电极；
步骤4、将软生坯片上附着有发热电路的一面压紧在芯筒上，软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；在得到半成品上采用等静压的方式进行压合；
步骤5、将等静压后的半成品在还原环境中烧结，得到最终的镂空发热体。
作为上述技术方案的改进，步骤1中的具体步骤为：制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在模具成型芯筒的同时在其侧壁上成型镂空图案，在得到芯筒后，并在温度为200-220℃的常压环境下烧结硬化。
作为上述技术方案的改进，步骤2还包括以下操作：在对软生坯层切片得到软生坯片时，软生坯片的长度小于芯筒外侧壁的周长。
作为上述技术方案的改进，步骤3中还包括钨浆料在软生坯片印刷发热电路时，发热电路印刷在软生坯片上未镂空基体的中间；待发热电路风干后，需补齐发热电路上的缺口。
作为上述技术方案的改进，步骤4的具体操作为：
步骤4.1、将软生坯片上附着有发热电路一面中与芯筒轴向相同的侧边压在芯筒上，此时软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；
步骤4.2、用与芯筒内孔相匹配的棒芯插入并支撑芯筒内壁，将软生坯片和芯筒加热至55-60℃，揉搓软生坯片完全包覆在芯筒外壁上，修整软生坯片的接口，使得接口处完全包覆芯筒外壁，揉搓接口至平滑得到半成品；
步骤4.3、在半成品的内插入棒芯，在半成品的外表面上套上与半成品外侧面相匹配的硅胶管，硅胶管可配合棒芯将半成品进行密封，并在3-5MPa的液体中进行等静压处理半成品，使得软生坯片完全被压合在芯筒外壁上。
作为上述技术方案的改进，在步骤4后，还需将半成品在温度为250℃的环境下进行除胶。
作为上述技术方案的改进，步骤5后还包括以下步骤：
步骤6、处理电极，将镂空发热体上的印刷电极进行酸洗去除氧化层，将处理后的镂空发热体放入石墨治具内，并在石墨治具内位于印刷电极对应位置上放置焊接电极，并在焊接电极与印刷电极连接处放置钎料；将镂空发热体、焊接电极连同石墨治具一起在温度为850-1100℃的环境中进行烧结钎焊，得到具有焊接电极的镂空发热体。
作为上述技术方案的改进，步骤6中的钎焊需要进行焊前预热。
本发明的有益效果有：
本陶瓷发热体首先制备芯筒，并在芯筒上制作好镂空图案，然后进行干燥和初步硬化，可以初步消除芯筒的应力，可以防止后期的烧结出现开裂；其次在制作外层软生坯片后，并将其连同印刷电路一起包覆在芯筒的外壁上；其中在包覆软生坯片时需要进行加热处理，消除外层软生坯片内的应力，最后通过等静压的方式得到半成品，最终烧结半成品得到最终的镂空陶瓷发热体。本制作工艺简洁，制作方便，成型率高，成型后的成品不容易出现裂痕，产品良品率高。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在芯筒的侧壁上成型有镂空图案，干燥芯筒并烧结硬化；
步骤2、采用流延成型的方式制得软生坯层，切片得到软生坯片，在软生坯片上冲印与芯筒上镂空图案相匹配的图案；
步骤3、待软生坯片干燥后，将钨浆料利用丝网印刷技术均匀地沉积到生坯片上，风干得到发热电路和引线电极；
步骤4、将软生坯片上附着有发热电路的一面压紧在芯筒上，软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；在得到半成品上采用等静压的方式进行压合；
步骤5、将等静压后的半成品在还原环境中烧结，得到最终的镂空发热体。
在本实施例中，步骤1中的具体步骤为：制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在模具成型芯筒的同时在其侧壁上成型镂空图案，在得到芯筒后，干燥并在温度为200-220℃的常压环境下烧结硬化。预先硬化芯筒除了对芯筒定性外，还能最大可能消除起内部由于镂空图案所带来的应力不均的问题；其中，步骤1中在成型镂空图案的时候还可以在芯筒成型后，采用外部模具冲制而得，由于冲制的要求过高工艺麻烦，本专利中不予详述。
此外，步骤2还包括以下操作：在对软生坯层切片得到软生坯片时，软生坯片的长度小于芯筒外侧壁的周长。是为了后期软生坯片在包覆在芯筒外侧壁上后，需要对接口进行处理。
本发明中，步骤3中还包括钨浆料在软生坯片印刷发热电路时，发热电路印刷在软生坯片上未镂空基体的中间；待发热电路风干后，需补齐发热电路上的缺口。补齐缺口是为了方便后期烧结软生坯片与芯筒后，产品的加热区域出现差错。
本发明中，步骤4的具体操作为：
步骤4.1、将软生坯片上附着有发热电路一面中与芯筒轴向相同的侧边压在芯筒上，此时软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；
步骤4.2、用与芯筒内孔相匹配的棒芯插入并支撑芯筒内壁，将软生坯片和芯筒加热至55-60℃，揉搓软生坯片完全包覆在芯筒外壁上，修整软生坯片的接口，使得接口处完全包覆芯筒外壁，揉搓接口至平滑得到半成品；
步骤4.3、在半成品的内插入棒芯，在半成品的外表面上套上与半成品外侧面相匹配的硅胶管，硅胶管可配合棒芯将半成品进行密封，并在3-5MPa的液体中进行等静压处理半成品，使得软生坯片完全被压合在芯筒外壁上。
在步骤4后，还需将半成品在温度为250℃的环境下进行除胶。
在上述的步骤4.2中，在揉搓软生坯片完全包覆在芯筒时，需用60℃左右的温度进行软化软生坯片，使得揉搓后，软生坯片能很好包覆在芯筒上。在修平接口的时候，除了将软生坯片多余的侧边部分平滑过渡至另一侧边上之外，还可以采用在生坯条进行补足缺口，只要保证芯筒不外露即可。其外，步骤4.3中还有另外一种实施例，在半成品的表面上涂覆一层硅胶，待硅胶风干后，将棒芯再次插入芯筒内，并在3MPa的水中进行等静压处理半成品，使得软生坯片完全被压合在芯筒外壁上。在半成品上涂覆硅胶是为了在水中等静压的时候，外部水分不会进入到半成品内，否者影响质量。其次，利用硅胶，在后期的烧结中，可以利用硅胶在250℃温度下固化的特性，在半成品的预热阶段可以预先在半成品上裹覆一层薄薄氧化硅涂层，提高了后期成品的成功率，降低了烧结时，陶瓷的出现裂痕。
在本发明中，步骤5的还原环境为在烧结的时候充入氮气或者氢气，步骤5后还包括以下步骤：
步骤6、处理电极，将镂空发热体上的印刷电极进行酸洗去除氧化层，将处理后的镂空发热体放入石墨治具内，并在石墨治具内位于印刷电极对应位置上放置焊接电极，并在焊接电极与印刷电极连接处放置钎料；将镂空发热体、焊接电极连同石墨治具一起在温度为850-1100℃的环境中进行烧结钎焊，得到具有焊接电极的镂空发热体。上述的钎焊需要进行焊前预热。在得到具有焊接电极的镂空发热体后，还需用镍条打磨除去焊接电极表面的氧化层，方便进行后期与外部电路的焊接。
本陶瓷发热体首先制备芯筒，并在芯筒上制作好镂空图案，然后进行风干和初步硬化，可以初步消除芯筒的应力，可以防止后期的烧结出现开裂；其次在制作外层软生坯片后，并将其连同印刷电路一起包覆在芯筒的外壁上；其中在包覆软生坯片时需要进行加热处理，消除外层软生坯片内的应力，最后通过等静压的方式得到半成品，最终烧结半成品得到最终的镂空陶瓷发热体。本制作工艺简洁，制作方便，成型率高，成型后的成品不容易出现裂痕，产品良品率高。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在芯筒的侧壁上成型有镂空图案，干燥芯筒并烧结硬化；
步骤2、采用流延成型的方式制得软生坯层，切片得到软生坯片，在软生坯片上冲印与芯筒上镂空图案相匹配的图案；
步骤3、待软生坯片干燥后，将钨浆料利用丝网印刷技术均匀地沉积到生坯片上，风干得到发热电路和引线电极；
步骤4、将软生坯片上附着有发热电路的一面压紧在芯筒上，软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；在得到半成品上采用等静压的方式进行压合；
步骤5、将等静压后的半成品在还原环境中烧结，得到最终的镂空发热体。
2.根据权利要求1所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤1中的具体步骤为：制备陶瓷浆料，以压铸成型制得芯筒，在模具成型芯筒的同时在其侧壁上成型镂空图案，在得到芯筒后，并在温度为200-220℃的常压环境下烧结硬化。
3.根据权利要求1所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤2还包括以下操作：在对软生坯层切片得到软生坯片时，软生坯片的长度小于芯筒外侧壁的周长。
4.根据权利要求1所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤3中还包括钨浆料在软生坯片印刷发热电路时，发热电路印刷在软生坯片上未镂空基体的中间；待发热电路风干后，需补齐发热电路上的缺口。
5.根据权利要求1或4所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤4的具体操作为：
步骤4.1、将软生坯片上附着有发热电路一面中与芯筒轴向相同的侧边压在芯筒上，此时软生坯片和芯筒上的镂空部分位置相互对应匹配；
步骤4.2、用与芯筒内孔相匹配的棒芯插入并支撑芯筒内壁，将软生坯片和芯筒加热至55-60℃，揉搓软生坯片完全包覆在芯筒外壁上，修整软生坯片的接口，使得接口处完全包覆芯筒外壁，揉搓接口至平滑得到半成品；
步骤4.3、在半成品的内插入棒芯，在半成品的外表面上套上与半成品外侧面相匹配的硅胶管，硅胶管可配合棒芯将半成品进行密封，并在3-5MPa的液体中进行等静压处理半成品，使得软生坯片完全被压合在芯筒外壁上。
6.根据权利要求1或5所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，在步骤4后，还需将半成品在温度为250℃的环境下进行除胶。
7.根据权利要求1所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤5后还包括以下步骤：
步骤6、处理电极，将镂空发热体上的印刷电极进行酸洗去除氧化层，将处理后的镂空发热体放入石墨治具内，并在石墨治具内位于印刷电极对应位置上放置焊接电极，并在焊接电极与印刷电极连接处放置钎料；将镂空发热体、焊接电极连同石墨治具一起在温度为850-1100℃的环境中进行烧结钎焊，得到具有焊接电极的镂空发热体。
8.根据权利要求7所述的一种镂空陶瓷发热体的加工方法，其特征在于，步骤6中的钎焊需要进行焊前预热。
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