CN112661516A - 一种复合陶瓷玻璃热弯模具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合陶瓷玻璃热弯模具及其制备方法，该热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖；该制备方法包括称取原料、喷雾干燥、压制成型和无压烧结、精加工等步骤。本发明提供的热弯玻璃模具通过向碳化硅中添加氧化铝或者氮化铝，可有效解决高温下模具与玻璃粘接的问题，且该热弯玻璃模具的重复使用次数高达3000次。本发明提供的制备方法工艺简单，适用于大规模制备，同时采用无压烧结工艺，降低了热弯玻璃模具的制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及热弯玻璃模具技术领域，尤其是一种复合陶瓷玻璃热弯模具及其制备方法。
背景技术
现有的热弯玻璃模具多为石墨模具和碳化硅模具。石墨属于碳素材料，在高温氧化性气氛下会发生氧化反应，导致石墨模具内腔烧蚀，表面坑洼、掉粉。因此使用寿命低，重复使用次数只有1000～1500次左右，同时由于掉粉导致玻璃坯透光性差，加工量大。碳化硅模具采用纯的碳化硅材料，在高温加压下与玻璃发生界面反应并出现界面粘连现象，玻璃不能完整的被取下。
发明内容
本发明提供一种复合陶瓷玻璃热弯模具及其制备方法，用于克服现有技术中使用寿命低、玻璃加工量大及其高温下模具与玻璃粘接等缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种复合陶瓷玻璃热弯模具，所述热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖。
为实现上述目的，本发明还提出一种复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，包括：
S1：称取50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖；
S2：对碳化硅进行预处理，然后将预处理后的碳化硅与氧化铝或者氮化铝进行球磨混合，再加入成型剂、以及酚醛树脂或者葡萄糖，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的复合陶瓷玻璃热弯模具为碳化硅复合陶瓷材质，通过向碳化硅中添加氧化铝或者氮化铝，可有效解决高温下模具与玻璃粘接的问题。同时，碳化硅复合陶瓷具有一定电阻0.0057欧(900℃电阻率7.269*10-5Ω·m)，可使得热弯玻璃模具可以直接充当发热装置，提高热压效率。此外，碳化硅复合陶瓷高温不氧化，热弯的玻璃透光性好，可以减少玻璃的加工量。本发明提供的热弯玻璃模具的重复使用次数高达3000次。
2、本发明提供的复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法工艺简单，适用于大规模制备，同时采用无压烧结工艺，降低了热弯玻璃模具的制备成本。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种复合陶瓷玻璃热弯模具，所述热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖。
优选地，所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm。粒径大小和产品性能有直接关系。
优选地，所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm，向纯的碳化硅中加入氧化铝或者氮化铝可有效解决高温下模具与玻璃粘接的问题。氧化铝或者氮化铝的粒径大小主要和产品性能有关，而且粒径与碳化硅的粒径相近，有利于分散均匀。
优选地，所述成型剂为聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。选择合适的成型剂以助于形成所需形状的模具。
优选地，所述热弯玻璃模具的重复使用次数达3000次。
如图1所示，本发明还提出一种复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，包括：
S1：称取50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖；
S2：对碳化硅进行预处理，然后将预处理后的碳化硅与氧化铝或者氮化铝进行球磨混合，再加入成型剂、以及酚醛树脂或者葡萄糖，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
优选地，在步骤S1中，所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm；
所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm；
所述成型剂为聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。
优选地，在步骤S2中，所述预处理包括清洗和球磨；
所述清洗采用乙醇作为介质，所述乙醇中还加入有正辛醇以去除杂质；
所述球磨转速350r/min，球磨6～8h，使粉料分散均匀。
优选地，在步骤S2中，所述喷雾干燥的温度为280℃。
优选地，在步骤S3中，所述压制成型具体为：
将混合颗粒料在磨具中放置均匀，使用40T液压机压制成型，保压5～8s。
优选地，在步骤S3中，所述烧结包括五个阶段，具体为：
第一阶段：从室温升温至300℃，时间为20min，升温速率为14℃/min；
第二阶段：从300℃升温至450℃，时间为15min，升温速率为10℃/min；
第三阶段：在450℃下保温30min；
第四阶段：从450℃升温至2100℃，时间为110min，升温速率为15℃/min；
第五阶段：在2100℃下保温30min。
分段烧结，可以充分释放小分子，增加产品密实度，提升性能。
优选地，在步骤S4中，所述精加工包括按图纸要求严格控制精度。
实施例1
本实施例提供一种复合陶瓷玻璃热弯模具，该热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括90质量份的碳化硅、10质量份的氧化铝、10质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及8质量份的酚醛树脂。
所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm，所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm。
本实施例还提供一种上述复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，包括：
S1：称取90质量份的碳化硅、10质量份的氧化铝、10质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及8质量份的酚醛树脂；
S2：对碳化硅进行清洗和球磨，然后将清洗和球磨后的碳化硅与氧化铝混合，再加入PEG-4000、以及酚醛树脂，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；所述烧结包括五个阶段，具体为：
第一阶段：从室温升温至300℃，时间为20min，升温速率为14℃/min；
第二阶段：从300℃升温至450℃，时间为15min，升温速率为10℃/min；
第三阶段：在450℃下保温30min；
第四阶段：从450℃升温至2100℃，时间为110min，升温速率为15℃/min；
第五阶段：在2100℃下保温30min。
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具密度为2.7g/cm3，抗弯强度为400MPa，断裂韧性为3.1MPa.m1/2，弹性模量为360MPa，维氏硬度为3000GPa。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具在重复使用2800次后，模具内腔也没有出现烧蚀、表面坑洼、掉粉等现象。
实施例2
本实施例提供一种复合陶瓷玻璃热弯模具，该热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括75质量份的碳化硅、30质量份的氧化铝、12质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及12质量份的酚醛树脂。
所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm，所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm。
本实施例还提供一种上述复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，包括：
S1：称取75质量份的碳化硅、30质量份的氧化铝、12质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及12质量份的酚醛树脂；
S2：对碳化硅进行清洗和球磨，然后将清洗和球磨后的碳化硅与氧化铝混合，再加入PEG-4000、以及酚醛树脂，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；所述烧结包括五个阶段，具体为：
第一阶段：从室温升温至300℃，时间为20min，升温速率为14℃/min；
第二阶段：从300℃升温至450℃，时间为15min，升温速率为10℃/min；
第三阶段：在450℃下保温30min；
第四阶段：从450℃升温至2100℃，时间为110min，升温速率为15℃/min；
第五阶段：在2100℃下保温30min。
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具密度为2.8g/cm3，抗弯强度为400MPa，断裂韧性为3.1MPa.m1/2，弹性模量为360MPa，维氏硬度为3000GPa。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具在重复使用3000次后，模具内腔也没有出现烧蚀、表面坑洼、掉粉等现象。
实施例3
本实施例提供一种复合陶瓷玻璃热弯模具，该热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括50质量份的碳化硅、50质量份的氮化铝、15质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及15质量份的葡萄糖。
所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm，所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm。
本实施例还提供一种上述复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，包括：
S1：称取50质量份的碳化硅、50质量份的氮化铝、15质量份的聚乙二醇(PEG-4000)、以及15质量份的葡萄糖；
S2：对碳化硅进行清洗和球磨，然后将清洗和球磨后的碳化硅与氮化铝混合，再加入PEG-4000、以及葡萄糖，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；所述烧结包括五个阶段，具体为：
第一阶段：从室温升温至300℃，时间为20min，升温速率为14℃/min；
第二阶段：从300℃升温至450℃，时间为15min，升温速率为10℃/min；
第三阶段：在450℃下保温30min；
第四阶段：从450℃升温至2100℃，时间为110min，升温速率为15℃/min；
第五阶段：在2100℃下保温30min。
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具密度为2.9g/cm3，抗弯强度为400MPa，断裂韧性为3.1MPa.m1/2，弹性模量为360MPa，维氏硬度为3000GPa。
本实施例提供的复合陶瓷玻璃热弯模具在重复使用3000次后，模具内腔也没有出现烧蚀、表面坑洼、掉粉等现象。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合陶瓷玻璃热弯模具，其特征在于，所述热弯玻璃模具的材质为碳化硅复合陶瓷，所述碳化硅复合陶瓷包括50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖。
2.如权利要求1所述的复合陶瓷玻璃热弯模具，其特征在于，所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm。
3.如权利要求1所述的复合陶瓷玻璃热弯模具，其特征在于，所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm。
4.如权利要求1所述的复合陶瓷玻璃热弯模具，其特征在于，所述成型剂为聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。
5.如权利要求1所述的复合陶瓷玻璃热弯模具，其特征在于，所述热弯玻璃模具的重复使用次数达3000次。
6.一种复合陶瓷玻璃热弯模具的制备方法，其特征在于，包括：
S1：称取50～90质量份的碳化硅、10～50质量份的氧化铝或者氮化铝、10～15质量份的成型剂、以及8～15质量份的酚醛树脂或者葡萄糖；
S2：对碳化硅进行预处理，然后将预处理后的碳化硅与氧化铝或者氮化铝进行球磨混合，再加入成型剂、以及酚醛树脂或者葡萄糖，进行喷雾干燥，获得混合颗粒料；
S3：对所述混合颗粒料进行压制成型，然后在真空无压条件下进行烧结，冷却至室温，获得原始模具；
S4：对所述原始模具进行精加工，获得热弯玻璃模具。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述碳化硅的粒径为D50＝0.3～0.4μm；
所述氧化铝或者氮化铝的粒径为D50＝0.2～0.3μm；
所述成型剂为聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述预处理包括清洗和球磨；
所述清洗采用乙醇作为介质，所述乙醇中还加入有正辛醇以去除杂质；
所述球磨转速350r/min，球磨6～8h。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述压制成型具体为：
将混合颗粒料在磨具中放置均匀，使用40T液压机压制成型，保压5～8s。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述烧结包括五个阶段，具体为：
第一阶段：从室温升温至300℃，时间为20min，升温速率为14℃/min；
第二阶段：从300℃升温至450℃，时间为15min，升温速率为10℃/min；
第三阶段：在450℃下保温30min；
第四阶段：从450℃升温至2100℃，时间为110min，升温速率为15℃/min；
第五阶段：在2100℃下保温30min。
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