[发明专利]一种模具及利用该模具制造GOS闪烁陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及闪烁陶瓷制造领域，特别涉及一种热压模具及利用该模具制造GOS闪烁陶瓷的方法。

背景技术

稀土离子掺杂的GOS(化学式Gd₂O₂S)闪烁陶瓷相对于传统CsI、CdWO₄等闪烁单晶同时兼具密度高、光产额高、化学性质稳定，制备工艺相对简单、加工时无解理等优点，成为X射线CT、高速X射线扫描仪物品安检仪等辐射检查仪器探测器理想的、综合性能最为优异的闪烁体材料。掺杂Pr、Ce离子的GOS闪烁陶瓷具有极低的余辉，成为CT辐射探测器的理想闪烁体。

目前GOS闪烁陶瓷多采用单轴加压烧结的方式制造。通常是将GOS配制好的粉料装入具有上下压头的直筒模具进行热压烧结。美国专利US patent 5296163、US 8025817中国专利CN 105439561A报道了采用单轴热压方法，中国专利CN 105330289A报道了采用单轴放电等离子方法制备GOS闪烁陶瓷的方法。公知用于制造GOS闪烁陶瓷的单轴加压烧结模具的结构如图1所示，模具由阴模外筒101和阳模压头102组成，阴模外筒101为具有中心通孔的柱形，阳模压头102包括上压头和下压头且均与阴模外筒101的中心通孔相配合，通过热压压力的驱动在轴向相对运动来挤压GOS陶瓷粉末，从而形成闪烁体。

由于所需的轴向压力与温度较高，这种单轴加压烧结模具对模具材料的要求非常高，因此一般模具采用圆形腔以使得粉末在热压烧结时对模具的挤压压力均匀分散，避免应力集中造成模具的损伤，进而实现模具的重复利用。但是由于粉料在高温高压的条件下处于半流动的状态，烧结完成的陶瓷块紧密的挤压在阴模外筒101的内壁上，并且GOS陶瓷具有较高的硬度，因此在脱模时会对阴模外筒101的内壁造成一定的损伤，经过几次重复使用后阴模外筒101的内径逐渐变大，阴模外筒101与阳模压头102的配合间隙越来越大，致使模具失效。

此外，由于GOS闪烁陶瓷在应用时一般需切割成为长方形条状结构，因此为了便于切割加工，如图2所示，通常需要将圆形GOS片200切割出供有效使用的方形部分201，其四周的弓形部分202将会无法用于闪烁体切割加工，造成材料的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，解决现有单轴加压烧结模具的报废周期短及材料浪费的缺陷，提供一种可直接制造出特定形状GOS闪烁陶瓷的模具及利用该模具制造GOS闪烁陶瓷的方法。

一方面，本发明提供一种用于GOS闪烁陶瓷加工的模具，包括：

阴模外筒，所述阴模外筒的内部具有一空腔；

多个阴模垫块，设置于所述空腔之内，所述多个阴模垫块合拢形成具有一垂直通孔的组合结构；以及

阳模上压头和阳模下压头，所述阳模上压头和所述阳模下压头的形状与所述垂直通孔的形状一致。

在本发明的模具的一个实施方式中，所述组合结构的外壁与所述阴模外筒的内壁贴合。

在本发明的模具的另一个实施方式中，所述阴模外筒的内壁为垂直内壁或锥形内壁。

在本发明的模具的另一个实施方式中，所述组合结构的形状为一圆柱或一圆台。

在本发明的模具的另一个实施方式中，所述垂直通孔为正方形通孔、三角形通孔或圆形通孔。

在本发明的模具的另一个实施方式中，所述多个阴模垫块具有相同的形状。

另一方面，本发明提供利用上述模具制造GOS闪烁陶瓷的方法，包括以下步骤：

将所述多个阴模垫块合拢置于所述阴模外筒的空腔内；

将所述阳模下压头装入所述垂直通孔中；

将GOS闪烁陶瓷粉料加入所述垂直通孔中，并置于所述阳模下压头之上；

在与所述阳模下压头位置相反的方向，将所述阳模上压头装入所述垂直通孔中；以及

对所述阳模上压头和所述阳模下压头施加压力，使所述GOS闪烁陶瓷粉料受挤压形成GOS闪烁陶瓷。

在本发明的方法的一个实施方式中，还包括在所述GOS闪烁陶瓷粉料与所述阳模上压头和所述阳模下压头的接触面上设置垫片。

在本发明的方法的另一个实施方式中，还包括在所述垂直通孔的内壁上设置垫片。

在本发明的方法的另一个实施方式中，还包括在所述组合结构的外壁与所述阴模外筒的内壁的接触面上涂覆脱模剂。