CN116117963B - 一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，属于陶瓷成型技术领域，包括：工作台与注浆机构，所述工作台上安装有模具，所述注浆机构能将浆料通过注浆管注入至模具中，所述注浆管上可拆卸安装有管口，所述管口上设有出料口，所述管口以管口轴线方向周向设有多个与出料口连通的滑孔，所述滑孔内通过第一弹簧滑动安装有滑块，所述滑块远离出料口端设有倾斜边，所述模具内滑动安装有浮板，所述浮板上设有与出料口对应的进料口，所述浮板上以管口轴线方向周向安装有多个与滑块一一对应的支座。本发明通过将浆料注入至模具内的预设深度后，滑块延伸至出料口内以缩小出料口的截面面积，从而降低注浆速率。

Description

一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置

技术领域

本发明属于陶瓷成型技术领域，具体涉及一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置。

背景技术

氧化铝陶瓷因具有高强度及低介电损耗等优异特性，用于制作集成电路基板和半导体封装等需要高频热绝缘性能的零部件。孔隙率对氧化铝陶瓷的强度及介电损耗有显著影响，随着陶瓷孔隙率的增大，造成陶瓷强度降低、介电损耗增大，严重降低氧化铝陶瓷零部件的使用性能。

中国专利CN 107225667 B公开了一种陶瓷生产过程中的注浆装置，能够达到精确控制注入量的目的，然而氧化铝陶瓷板材在制造时主要利用多孔模具成型工艺，基于多孔模具能够吸收氧化铝浆料中水分的物理特性，成型得到具有一定强度的坯体，经高温烧结得到氧化铝陶瓷板材；然而在成型过程中，生坯品质还受到灌浆速率的影响；灌浆太快，妨碍多孔模具空腔内气体无法及时排出，残留在氧化铝陶瓷生坯内，使得烧结后氧化铝陶瓷产生较大的孔隙率，严重降低氧化铝陶瓷的强度及介电损耗等性能。灌浆太慢，又将造成生坯各部位吸水速率不一致，致使生坯各部位密度不均，出现裂坯。

因此需要提出这一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，用于解决现有技术中在成型过程中，生坯品质还受到灌浆速率的影响；灌浆太快，妨碍多孔模具空腔内气体无法及时排出，残留在氧化铝陶瓷生坯内，使得烧结后氧化铝陶瓷产生较大的孔隙率，严重降低氧化铝陶瓷的强度及介电损耗等性能。灌浆太慢，又将造成生坯各部位吸水速率不一致，致使生坯各部位密度不均，出现裂坯的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，包括：工作台与注浆机构，所述工作台上安装有模具，所述注浆机构能将浆料通过注浆管注入至模具中，所述注浆管上可拆卸安装有管口，所述管口上设有出料口，所述管口以管口轴线方向周向设有多个与出料口连通的滑孔，所述滑孔内通过第一弹簧滑动安装有滑块，所述滑块远离出料口端设有倾斜边，所述模具内滑动安装有浮板，所述浮板上设有与出料口对应的进料口，浆料能从出料口流出并沿进料口进入至模具内以使浮板漂浮在浆料上，所述浮板上以管口轴线方向周向安装有多个与滑块一一对应的支座，所述支座上移能够挤压滑块的倾斜边以使滑块靠近出料口端延伸至出料口内以缩小出料口的截面面积。

进一步，所述支座上并列设置有多个第一滑槽，所述第一滑槽内安装有限位块，相邻的第一滑槽内的限位块错位设置，所述滑块能够延伸至第一滑槽内与限位块抵接。

进一步，所述支座通过伸缩杆安装在浮板上，所述伸缩杆包括：多个依次套接的套杆，所述套杆上设有第二滑槽和卡槽，所述第二滑槽内通过第二弹簧安装有能够沿第二滑槽滑动的卡块，所述卡块与卡槽配合，所述卡块一侧固定安装有梯形块，其中一个套杆上的卡块与相邻的套杆上的卡槽卡接或脱离能够使相邻的两个套杆固定或滑动，所述第一滑槽的侧壁靠近管口处设有与垂直第一滑槽的第三滑槽，所述第三滑槽内通过第三弹簧滑动安装有挤压块，所述挤压块延伸至第一滑槽内侧设有倾斜边，所述支座上设有与多个第三滑槽一一对应的第四滑槽，所述第四滑槽呢通过第四弹簧安装有插杆，所述插杆延伸至第三滑槽内侧设有倾斜边，所述套杆上还设有贯穿所述第二滑槽的插槽，多个插杆与多个套杆上的插槽一一对应，多数插杆滑入插槽能够挤压梯形块的倾斜边以使卡块与卡槽脱离。

进一步，所述限位块滑动安装在第一滑槽内，所述支座上设有与第一滑槽连通的第五滑槽，所述限位块上螺纹连接有螺杆，所述螺杆穿过第五滑槽延伸至支座外固定安装有旋钮，转动旋钮能够使旋钮靠近或远离支座以夹紧或松动限位块。

进一步，所述出料口与进料口之间安装有伸缩管。

本发明还提供一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置的成型方法，包括以下步骤：

S1：浆料制备，准备体积为15L的氧化铝浆料，通过卧式球磨机研磨8小时，转速为300转/分；

S2：浆料脱泡：抽真空脱除气泡，其中，抽真空度-0.1bar，脱泡时间4小时；

S3：通过一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置进行多孔模成型；

S4：陶瓷烧结及性能测试：氧化铝陶瓷生坯经50℃烘干72小时，再经1650℃烧结、保温4小时，得到氧化铝陶瓷板材，并测试陶瓷的体积密度及孔隙率。

进一步，步骤S3中，多孔模成型分阶段进行，具体步骤包括：

第一段：通过注浆机构将氧化铝浆料从注浆管注入至模具中，此时滑板未延伸至出料口内，灌浆速率为500ml/min，灌浆时间20min，第一段注浆完成后，模具内的浆料带动浮板5上升以使支座与滑块接触；

第二段：浮板上升带动支座上的位于最上方的第一滑槽与滑块卡接时，滑块部分延伸至出料口内，此时灌浆速率为20ml/min，滑块挤压最上方的第一滑槽内的挤压块，以使挤压块滑动并挤压对应的插杆，使插杆延伸至对应的插槽内并挤压梯形块以使卡块与卡槽脱离，此时继续灌浆使伸缩杆上其余的套杆能沿最上方的套杆滑动，此时滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第三段：第二段灌浆完成后，最上方的第一套杆被其余套杆套住，继续灌浆能使伸缩杆带动支座上升，以使支座上从上往下的第二个第一滑槽与滑块卡接，此时灌浆速率为10ml/min，且伸缩杆上从上往下的第二个套杆上的卡块与卡槽脱离，使伸缩杆能沿第二个套杆滑动，滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第四段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为5ml/min，灌浆时间5小时；

第五段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为3ml/min，灌浆时间4小时。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将浆料注入至模具内的预设深度后，滑块延伸至出料口内以缩小出料口的截面面积，从而降低注浆速率，使在成型过程中，浆料注入至模具内的预设深度后，降低灌浆速率，以避免多孔模具空腔内气体无法及时排出，才留在氧化铝陶瓷生坯内，使得烧结后氧化铝陶瓷产生较大的孔隙率，严重降低氧化铝陶瓷的强度及介电损耗等性能。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的局部剖视图；

图3为本发明实施例的图2中局部A的放大图；

图4为本发明实施例的支座的安装示意图；

图5为本发明实施例的支座的剖视图；

图6为本发明实施例的图5中局部B的放大图；

图7为本发明实施例的图5中局部C的放大图；

图8为本发明实施例的图5中局部D的放大图。

附图中标记如下：1、工作台；2、模具；3、注浆管；4、管口；401、出料口；402、滑孔；403、第一弹簧；404、滑块；5、浮板；501、进料口；6、伸缩杆；601、套杆；602、第二滑槽；603、卡槽；604、第二弹簧；605、卡块；606、梯形块；607、插槽；7、支座；701、第五滑槽；8、第一滑槽；801、第三滑槽；802、第三弹簧；803、挤压块；804、第四滑槽；805、第四弹簧；806、插杆；9、限位块；901、螺杆；902、旋钮。

具体实施方式

如图1～8所示，本发明提供一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，包括：工作台1与注浆机构，所述工作台1上安装有模具2，所述注浆机构连接有注浆管3，所述注浆机构将浆料通过注浆管3注入至模具2中，所述注浆管3位于模具2上方，所述注浆管3上可拆卸安装有管口4，所述管口4上设有与注浆管3连通的出料口401，所述管口4上以管口4轴线方向周向设有多个与出料口401连通的滑孔402，所述滑孔402内通过第一弹簧403滑动安装有滑块404，所述滑块404远离出料口401端设有倾斜边，所述模具2内滑动安装有浮板5，所述浮板5中心设有进料口501，浆料从管口4的出料口401流出后从进料口501进入至模具2内并能使浮板5漂浮在浆料上，所述浮板5上以管口4轴线方向周向安装有多个与滑块404一一对应的支座7，支座7上移能够挤压滑块404的倾斜边以使滑块404往靠近出料口401的方向滑动并延伸至出料口401内以缩小出料口401的截面面积。

上述技术方案的工作原理：注浆前，浮板5与模具2底部设有一预设高度，支座7位于滑块404下方，注浆时，注浆机构将浆料沿注浆管3和管口4依次流出，并从进料口501流入至模具2内，当浮板5与模具2底部之间的预设高度被填满后，继续注浆会使随着模具2内浆料的增多带动浮板5上浮，从而带动支座7上移，支座7上移至与滑块404接触时，支座7挤压滑块404的倾斜边，以使滑块404沿靠近出料口401的方向滑动，此时滑块404部分延伸至出料口401内，从而缩小了出料口401的截面面积，即当浆料注入至模具2内的预设深度后，滑块404延伸至出料口401内以缩小出料口401的截面面积，从而降低注浆速度。

上述技术方案的有益效果：通过将浆料注入至模具2内的预设深度后，滑块404延伸至出料口401内以缩小出料口401的截面面积，从而降低注浆速率，使在成型过程中，浆料注入至模具2内的预设深度后，降低灌浆速率，以避免多孔模具空腔内气体无法及时排出，才留在氧化铝陶瓷生坯内，使得烧结后氧化铝陶瓷产生较大的孔隙率，严重降低氧化铝陶瓷的强度及介电损耗等性能。

在本发明的一个实施例中，所述支座7上并列设置有多个第一滑槽8，多个第一滑槽8内依次错位安装有多个限位块9。

上述技术方案的工作原理：支座7上移挤压滑块404的倾斜边，继续上移直至与第一滑槽8对应时，滑块404在第一弹簧403的作用下延伸至位于最上方的第一滑槽8内与第一滑槽8内的限位块9抵接，此时滑块404部分延伸至出料口401内，由于注浆时，浮板5持续上升，滑块404在沿第一滑槽8内的限位块9的抵接状态下，沿第一滑槽8的纵向方向滑动，直至支座7挤压滑块404的倾斜边以使滑块404沿最上方的第一滑槽8滑出后又在第一弹簧403的作用下滑入下一个第一滑槽8内，由于多个第一滑槽8内的限位块9错位安装，因此滑块404与不同的第一滑槽8内的限位块9抵接时，滑块404延伸至出料口401内的长度不一致，即出料口401的截面面积不一致。

上述技术方案的有益效果：通过设置多个第一滑槽8和限位块9，使得滑块404与不同第一滑槽8内的限位块9抵接时，出料口401的截面面积不一致，从而起到根据不同阶段调节灌浆速率的作用。

在本发明的一个实施例中，所述支座7通过伸缩杆6安装在浮板5上，所述伸缩杆6包括：多个依次套接的套杆601，所述套杆601上设有第二滑槽602和卡槽603，所述第二滑槽602内通过第二弹簧604安装有能够沿第二滑槽602滑动的卡块605，所述卡块605与卡槽603配合，所述卡块605一侧固定安装有梯形块606，其中一个套杆601上的卡块605与相邻的套杆601上的卡槽603卡接或脱离能够使相邻的两个套杆601固定或滑动，所述第一滑槽8的侧壁设有第三滑槽801，所述第三滑槽801内通过第三弹簧802滑动安装有挤压块803，所述挤压块803延伸至第一滑槽8侧设有倾斜边，所述支座7上设有与多个第三滑槽801一一对应的第四滑槽804，所述第四滑槽804内通过第四弹簧805安装有插杆806，所述插杆806延伸至第三滑槽801内侧设有倾斜边，所述套杆601上还设有贯穿所述第二滑槽602的插槽607，多个插杆806与多个套杆601上的插槽607一一对应，所述插杆806滑入插槽607能够挤压梯形块606的倾斜边以使卡块605与卡槽603脱离。

上述技术方案的工作原理：支座7在滑块404下方移动时，第二滑槽602内的卡块605与相邻的卡槽603卡接，以使伸缩杆6处于固定状态，即伸缩杆6无法伸缩，且此时挤压块803延伸至第一滑槽8内，当支座7滑动至滑块404与位于最上方的第一滑槽8配合时，滑块404挤压挤压块803的倾斜边，使挤压块803挤压插杆806的倾斜边以使插杆806下移延伸至插槽607内，并挤压梯形块606的倾斜边以使卡块605与卡槽603脱离，从而使伸缩杆6的最上方的套杆601与其相邻的第二个套杆601能够滑动，重复上述操作，以使伸缩杆6能够伸缩。

上述技术方案的有益效果：通过设置伸缩杆6，使得套杆601上的插槽607与对应的插杆806配合时，能够使伸缩杆6缩短，减小了支座7的尺寸。

在本发明的一个实施例中，所述限位块9滑动安装在第一滑槽8内，所述支座7上设有与第一滑槽8连通的第五滑槽701，所述限位块9上螺纹连接有螺杆901，所述螺杆901穿过第五滑槽701延伸至支座7外固定安装有旋钮902，转动旋钮902能使旋钮902靠近或远离支座7以夹紧或松动限位块9。

上述技术方案的工作原理：转动旋钮902带动螺杆901转动从而使旋钮902靠近支座7时，旋钮902夹紧在支座7上以使限位块9固定，此时限位块9无法滑动，转动旋钮902以使旋钮902远离支座7时，限位块9能够在第一滑槽8内滑动。

上述技术方案的有益效果：通过转动旋钮902靠近或远离支座7，能够使限位块9被夹紧或松动，以调节限位块9的位置，从而调节滑块404延伸至出料口401内的距离，从而根据灌浆的不同阶段所需的灌浆速率调节限位块9的位置，提高了适用性。

在本发明的一个实施例中，所述出料口401与进料口501之间安装有伸缩管。

上述技术方案的工作原理和有益效果：通过设置伸缩管，能够防止浆料外溅至浮板5上，以增大浮板5的重量，造成对浮板5的浮力偏差，而影响注入量的判断。

一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置的成型方法，包括以下步骤：

S1：浆料制备，准备体积为15L的氧化铝浆料，通过卧式球磨机研磨8小时，转速为300转/分；

S2：浆料脱泡：抽真空脱除气泡，其中，抽真空度-0.1bar，脱泡时间4小时；

S3：通过一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置进行多孔模成型：

第一段：通过注浆机构将氧化铝浆料从注浆管3注入至模具2中，此时滑板404未延伸至出料口401内，灌浆速率为500ml/min，灌浆时间20min，第一段注浆完成后，模具2内的浆料带动浮板5上升以使支座7与滑块404接触；

第二段：浮板5上升带动支座7上的位于最上方的第一滑槽8与滑块404卡接时，滑块404部分延伸至出料口401内，此时灌浆速率为20ml/min，滑块404挤压最上方的第一滑槽8内的挤压块803，以使挤压块803滑动并挤压对应的插杆806，使插杆806延伸至对应的插槽607内并挤压梯形块606以使卡块605与卡槽603脱离，此时继续灌浆使伸缩杆6上其余的套杆601能沿最上方的套杆601滑动，此时滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第三段：第二段灌浆完成后，最上方的第一套杆601被其余套杆601套住，继续灌浆能使伸缩杆6带动支座7上升，以使支座7上从上往下的第二个第一滑槽8与滑块404卡接，此时灌浆速率为10ml/min，且伸缩杆601上从上往下的第二个套杆601上的卡块605与卡槽603脱离，使伸缩杆601能沿第二个套杆601滑动，滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第四段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为5ml/min，灌浆时间5小时；

第五段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为3ml/min，灌浆时间4小时。

S4：陶瓷烧结及性能测试：氧化铝陶瓷生坯经50℃烘干72小时，再经1650℃烧结、保温4小时，得到氧化铝陶瓷板材；用阿基米德原理，测试陶瓷的体积密度及孔隙率。

在本方案中，测试后，陶瓷体积密度为3.94g·cm³；孔隙率0.52％，明显降低；且通过一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置进行多孔模成型，使得灌浆速率控制更将准确，灌浆时间即伸缩杆6沿对应的套杆601的滑动时间，精确控制每一个不同的成型阶段内的灌浆速率，以解决成型过程中气泡不易及时排出致使陶瓷高孔隙率的问题。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，包括：工作台与注浆机构，所述工作台上安装有模具，所述注浆机构能将浆料通过注浆管注入至模具中，其特征在于：所述注浆管上可拆卸安装有管口，所述管口上设有出料口，所述管口以管口轴线方向周向设有多个与出料口连通的滑孔，所述滑孔内通过第一弹簧滑动安装有滑块，所述滑块远离出料口端设有倾斜边，所述模具内滑动安装有浮板，所述浮板上设有与出料口对应的进料口，浆料能从出料口流出并沿进料口进入至模具内以使浮板漂浮在浆料上，所述浮板上以管口轴线方向周向安装有多个与滑块一一对应的支座，所述支座上移能够挤压滑块的倾斜边以使滑块靠近出料口端延伸至出料口内以缩小出料口的截面面积。

2.根据权利要求1所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，其特征在于：所述支座上并列设置有多个第一滑槽，所述第一滑槽内安装有限位块，相邻的第一滑槽内的限位块错位设置，所述滑块能够延伸至第一滑槽内与限位块抵接。

3.根据权利要求2所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，其特征在于：所述支座通过伸缩杆安装在浮板上，所述伸缩杆包括：多个依次套接的套杆，所述套杆上设有第二滑槽和卡槽，所述第二滑槽内通过第二弹簧安装有能够沿第二滑槽滑动的卡块，所述卡块与卡槽配合，所述卡块一侧固定安装有梯形块，其中一个套杆上的卡块与相邻的套杆上的卡槽卡接或脱离能够使相邻的两个套杆固定或滑动，所述第一滑槽的侧壁靠近管口处设有垂直第一滑槽的第三滑槽，所述第三滑槽内通过第三弹簧滑动安装有挤压块，所述挤压块延伸至第一滑槽内侧设有倾斜边，所述支座上设有与多个第三滑槽一一对应的第四滑槽，所述第四滑槽内通过第四弹簧安装有插杆，所述插杆延伸至第三滑槽内侧设有倾斜边，所述套杆上还设有贯穿所述第二滑槽的插槽，多个插杆与多个套杆上的插槽一一对应，多数插杆滑入插槽能够挤压梯形块的倾斜边以使卡块与卡槽脱离。

4.根据权利要求3所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，其特征在于：所述限位块滑动安装在第一滑槽内，所述支座上设有与第一滑槽连通的第五滑槽，所述限位块上螺纹连接有螺杆，所述螺杆穿过第五滑槽延伸至支座外固定安装有旋钮，转动旋钮能够使旋钮靠近或远离支座以夹紧或松动限位块。

5.根据权利要求4所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置，其特征在于：所述出料口与进料口之间安装有伸缩管。

6.使用根据权利要求5所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：浆料制备，准备体积为15L的氧化铝浆料，通过卧式球磨机研磨8小时，转速为300转/分；

S2：浆料脱泡：抽真空脱除气泡，其中，抽真空度-0.1bar，脱泡时间4小时；

S3：通过所述降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置进行多孔模成型；

S4：陶瓷烧结及性能测试：氧化铝陶瓷生坯经50℃烘干72小时，再经1650℃烧结、保温4小时，得到氧化铝陶瓷板材，并测试陶瓷的体积密度及孔隙率。

7.根据权利要求6所述的降低氧化铝陶瓷板材孔隙率的成型装置的成型方法，其特征在于：步骤S3中，多孔模成型分阶段进行，具体步骤包括：

第一段：通过注浆机构将氧化铝浆料从注浆管注入至模具中，此时滑块未延伸至出料口内，灌浆速率为500ml/min，灌浆时间20min，第一段注浆完成后，模具内的浆料带动浮板上升以使支座与滑块接触；

第二段：浮板上升带动支座上的位于最上方的第一滑槽与滑块卡接时，滑块部分延伸至出料口内，此时灌浆速率为20ml/min，滑块挤压最上方的第一滑槽内的挤压块，以使挤压块滑动并挤压对应的插杆，使插杆延伸至对应的插槽内并挤压梯形块以使卡块与卡槽脱离，此时继续灌浆使伸缩杆上其余的套杆能沿最上方的套杆滑动，此时滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第三段：第二段灌浆完成后，最上方的第一套杆被其余套杆套住，继续灌浆能使伸缩杆带动支座上升，以使支座上从上往下的第二个第一滑槽与滑块卡接，此时灌浆速率为10ml/min，且伸缩杆上从上往下的第二个套杆上的卡块与卡槽脱离，使伸缩杆能沿第二个套杆滑动，滑动时间为10小时，即灌浆时间为10小时；

第四段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为5ml/min，灌浆时间5小时；

第五段：继续灌浆如第二段和第三段步骤，此时灌浆速率为3ml/min，灌浆时间4小时。