CN115873428B - 一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液及其制备方法和应用，陶瓷垫块的涂覆溶液利用氧化铝粗粉、膨润土和水按一定比例混合搅拌制得，得到的涂覆溶液具有良好的悬浮性与流动性，可实现喷涂的方式，此外，将传统工艺中的防粘材料由刚玉砂换为氧化铝粗粉，解决了陶瓷烧成后内径端头处的垫坑问题。
Description
技术领域
本发明涉及真空灭弧室金属化瓷壳烧成技术领域，尤其涉及一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液及其制备方法和应用。
背景技术
真空灭弧室是中高压电力开关的核心部件，广泛应用于高压输变电及冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统中，而金属化瓷壳则是真空灭弧室的关键零件之一。
金属化瓷壳的生产过程中，陶瓷烧成是陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称，在这一过程中，瓷壳体积缩小、密度增大。因陶瓷烧成温度高达1700℃，在烧成过程中容易出现瓷壳椭圆、喇叭口、缩口等不合格特征，为了解决这一问题，烧成工序装载产品时给其上、下端带同材质的垫块，以垫块的收缩带动并控制产品的收缩，进而保证产品的尺寸及圆度。
为了确保烧成过程中产品不与垫块粘接，传统工艺中选择在垫块与产品的接触部位，先手工刷一层胶液，再涂覆一层刚玉砂，根据涂覆的刚玉砂厚度，调整垫块与产品内径的配合间隙为单边0.8-1.2mm。该方法可以起到防止产品与垫块粘接的作用，但存在以下问题：
①垫块表面刚玉砂多且颗粒大，烧结后造成产品内径端头处有垫坑现象；
②垫块表面刚玉砂粘黏不牢固，烧结过程中刚玉砂掉落，造成产品粘砂情况，需在烧成后进行手工处理；
③垫块表面涂覆的刚玉砂一致性差，造成产品与垫块的配合间隙不一致，
易导致产品变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液及其制备方法和应用，以克服现有技术涂覆溶液采用刚玉砂作为颗粒物可能造成的产品出现垫坑、粘沙和变形的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液，包括水、膨润土和氧化铝粗粉，其中水、氧化铝粗粉和膨润土的质量比为(30～35)∶(18～20)∶1。
进一步的，氧化铝粗粉的颗粒直径为20～30μm。
进一步的，涂覆溶液中加入3～5g刚果红进行染色。
一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液制备方法，包括以下步骤；
S1，将膨润土加入水中，膨润土与水按比例在搅拌器搅拌制得悬浮剂，膨润土与水质量比为1∶(30～35)；
S2，将氧化铝粗粉按比例称重后缓缓倒入悬浮剂中搅拌，氧化铝粗粉与膨润土的质量比为(18～20)∶1。
进一步的，制得悬浮剂后，加入3～5g刚果红进行染色
进一步的，所述氧化铝粗粉的颗粒直径为20～30μm。
一种陶瓷烧结垫块的涂覆方法，包括以下步骤；
S1，将陶瓷垫块放置在工作台上，将陶瓷垫块清理干净；
S2，将权利要求4制得的涂覆溶液加入至喷涂装置中；
S3，对陶瓷垫块进行喷涂，喷涂装置对正工作台，喷枪距离垫块20-30cm，喷涂装置设定从工作台面一端开始匀速S型轨迹移动，水平移动速度20-50cm/min；
S4，涂覆完成后，将陶瓷垫块自然晾干即可，无需后续处理。
进一步的，所述喷涂装置包括压力罐、循环搅拌装置及喷枪，涂覆溶液通过压力罐带压注入喷枪中。
进一步的，涂覆溶液喷涂位置在陶瓷垫块与陶瓷生坯连接处，陶瓷垫块斜坡位置处。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液，利用膨润土和氧化铝粗粉等配制而成，具有良好的悬浮性与流动性，可实现喷涂的方式，此外，将传统工艺中的防粘材料由刚玉砂换为氧化铝粗粉，解决了陶瓷烧成后内径端头处的垫坑问题。
进一步的，垫块表面的喷涂颗粒物，具有涂层薄、均一性好的特点，使得产品与垫块的配合间隙小且均匀，进而提高烧成后产品的圆度，减少产品的变形。
进一步的，涂覆溶液在使用前将颗粒物掺在溶液中，经过长时间混合搅拌，使其颗粒物表面全部附着有粘性溶液；再将颗粒喷涂在垫块表面上后，颗粒之间相互粘黏，使其附着力大大增强，降低了在使用过程中掉落粘砂的比例。
进一步的，在涂覆溶液中添加少许的刚果红，便于喷涂过程中根据垫块着色情况，对喷涂质量进行监控。
本发明一种陶瓷烧结垫块的涂覆方法，将制得的涂覆溶液加入至喷涂装置中，所述喷涂装置包括压力罐、循环搅拌装置及喷枪，涂覆溶液通过压力罐带压注入喷枪中，实现喷涂的方式，相较于传统工艺的人工涂覆方式，由喷涂装置的伺服控制系统自动控制喷枪的移动速度和路径，保证了涂覆层的一致性；利用喷涂方式涂覆的陶瓷垫块具有涂层薄、均一性好的特点，且使得产品与垫块的配合间隙小且均匀，进而提高烧成后产品的圆度，陶瓷垫块与陶瓷生坯内径配合间隙优化调整后，陶瓷生坯与垫块紧配合，使陶瓷烧成后产品变形比例明显降低。
附图说明
图1为本发明实施例中陶瓷垫块结构图。
图2为本发明实施例中产品与陶瓷垫块装配图。
图3为本发明实施例中陶瓷垫块涂覆局部放大图。
图4为本发明实施例中涂覆溶液制备工艺流程图。
图5为本发明实施例中采用喷涂工艺及人工刷涂工艺烧结后产品圆度试验数据对比图。
其中，1、陶瓷垫块；2、陶瓷生坯。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图4所示，一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液，包括水、悬浮剂和氧化铝粗粉，其中水、悬浮剂和氧化铝粗粉的质量比为(30～35)∶(18～20)∶1，涂覆溶液选取氧化铝粗粉作为颗粒物，利用其高熔点的特性，阻隔瓷件与垫块两者在烧成高温窑内表面玻璃相的迁移融合，氧化铝粗粉的颗粒直径为20～30μm，氧化铝粗粉同刚玉砂相比颗粒较小，产品烧结后内径端头不会出现垫坑现象。
在涂覆溶液中添加少许的刚果红，便于喷涂过程中根据陶瓷垫块1着色情况，对喷涂质量进行监控。
涂覆溶液制备过程为，膨润土与水按比例在搅拌器搅拌制得悬浮剂，搅拌器转速为500-800r/min，添加3-5g的刚果红，再将氧化铝粗粉按比例称重后缓缓倒入混合液中搅拌，搅拌器转速为1000-1500r/min，搅拌至均匀即可获得涂覆溶液。
一种陶瓷烧结垫块的涂覆方法，包括以下步骤；
S1，将陶瓷垫块放置在工作台上，将陶瓷垫块清理干净；
S2，将权利要求5制得的涂覆溶液加入至喷涂装置中；
S3，对陶瓷垫块进行喷涂，喷涂装置对正工作台，喷枪距离垫块20-30cm，喷涂装置设定从工作台面一端开始匀速S型轨迹移动，水平移动速度20-50cm/min。
S4，涂覆完成后，将陶瓷垫块自然晾干即可，无需后续处理。
喷涂装置包括压力罐、循环搅拌装置及喷枪，喷涂装置带有循环搅拌功能，涂覆溶液通过压力罐带压注入喷枪中，设定好喷枪运动轨迹及移动速度，喷枪的移动速度和路径由喷涂装置的伺服控制系统自动控制。
涂覆溶液喷涂位置在陶瓷垫块1与陶瓷生坯2连接处，陶瓷垫块1斜坡位置处，相较于传统工艺的人工涂覆方式，由喷涂装置的伺服控制系统自动控制喷枪的移动速度和路径，保证了涂覆层的一致性；利用喷涂方式涂覆的陶瓷垫块1具有涂层薄、均一性好的特点，且使得产品与陶瓷垫块1的配合间隙小且均匀，进而提高烧成后产品的圆度，降低了陶瓷产品变形的比例。
实施例
S1，按质量百分比将膨润土加入水中搅拌均匀，然后加入3-5g刚果红对溶液进行染色，再加入相应质量百分比的氧化铝粗粉，搅拌均匀制得涂覆溶液。
S2，将得到的涂覆溶液通过压力罐将涂覆溶液带压注入喷枪中，将垫块清洗干净后放置于工作台上。
S3，喷涂装置对正工作台，喷枪距离垫块20-30cm，喷涂装置设定从工作台面一端开始匀速S型轨迹移动，水平移动速度20-50cm/min。
S4，涂覆完成后，将陶瓷垫块自然晾干即可。
对垫块表面喷涂颗粒物氧化铝颗粒大小的确定；
| 序号 | 材质 | 颗粒大小 | 烧结状态 |
| 1 | 氧化铝粗粉 | D50 10-20μm | 结块 |
| 2 | 氧化铝粗粉 | D50 20-30μm | 松散 |
| 3 | 氧化铝细粉 | D50 2-5μm | 结块 |
悬浮剂的选择，喷涂溶液的悬浮性也是喷涂的关键特性，其中常用的起悬浮作用的主要有高岭土和膨润土。
对选定好的颗粒物及悬浮剂进行多次配备调整试验，实验结果如下，
以尺寸为φ82*φ96*136mm的产品为实验对象，选用同批次产品进行对比试验、垫块的工艺分别为：1)喷涂工艺，垫块与产品内径的配合间隙为0.5mm；2)人工刷涂工艺，垫块与产品内径的配合间隙为1.2mm；分别装载20件试验，烧结后产品圆度试验数据如图5所示；
从图5的正太分布对比可看出，喷涂垫块装载产品的圆度集中性优于人工刷涂，且圆度主要变化范围在0.2～0.3mm之间。而人工刷涂垫块装载产品的圆度分布分散度大且圆度变化范围在0.3～0.6mm之间。通过对比试验可明确：垫块喷涂工艺对产品的尺寸一致性控制优于人工刷涂方式。
Claims (5)
1.一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液，其特征在于，包括水、膨润土和氧化铝粗粉，其中水、氧化铝粗粉和膨润土的质量比为(30～35)∶(18～20)∶1，所述氧化铝粗粉的颗粒直径为20～30μm。
2.一种用于陶瓷烧结垫块的涂覆溶液制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1，将膨润土加入水中，膨润土与水按比例在搅拌器搅拌制得悬浮剂，膨润土与水质量比为1∶(30～35)；
S2，将氧化铝粗粉按比例称重后缓缓倒入悬浮剂中搅拌，氧化铝粗粉与膨润土的质量比为(18～20)∶1，所述氧化铝粗粉的颗粒直径为20～30μm。
3.一种陶瓷烧结垫块的涂覆方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1，将陶瓷垫块放置在工作台上，将陶瓷垫块清理干净；
S2，将权利要求2制得的涂覆溶液加入至喷涂装置中；
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S4，涂覆完成后，将陶瓷垫块自然晾干即可，无需后续处理。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷烧结垫块涂覆方法，其特征在于，所述喷涂装置包括压力罐、循环搅拌装置及喷枪，涂覆溶液通过压力罐带压注入喷枪中。
5.根据权利要求3所述的一种陶瓷烧结垫块涂覆方法，其特征在于，涂覆溶液喷涂位置在陶瓷垫块(1)与陶瓷生坯(2)连接处，陶瓷垫块(1)的斜坡位置处。
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