[发明专利]一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉及其烧结工艺

权利要求书

1.一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，包括机架，机架上设有向下开口的炉膛，其特征在于：所述炉膛从上到下依次设置有相互连通的高温腔室、中温腔室、低温腔室，低温腔室下端开口，机架上还设有可从低温腔室下端伸入的可升降的耐火保温台柱，耐火保温台柱的上端为放置待烧结材料的载物平台。

2.根据权利要求1所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述高温腔室的炉壁设有用于三级加热的硅钼发热体；所述中温腔室的炉壁设有用于二级加热的硅碳发热体；所述低温腔室的炉壁设有用于一级加热的合金电阻丝；所述高温腔室、中温腔室、低温腔室的炉壁上分别设有热电偶，所述耐火保温台柱内上下贯穿式嵌入设置有热电偶杆，热电偶杆的上端伸出耐火保温台柱上端面作为温度采集端。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述高温腔室的加热温度为1200~1700℃；所述中温腔室的加热温度为900~1300℃；所述低温腔室的加热温度为室温~1000℃。

4.根据权利要求1所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述高温腔室的顶面为高反射面的凹面镜结构。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述低温腔室下方设置有外延保温套件，所述外延保温套件的中心设有与耐火保温台柱外壁适配的竖直通道，竖直通道上端与低温腔室的开口相连，竖直通道下端作为炉膛口，竖直通道下端设有可开合的保温挡板，所述外延保温套件从内向外依次为保温内筒、保温外筒、耐火保温棉以及隔热罩，保温内筒采用轻质耐火材料，保温外筒和隔热罩采用金属材料，耐火保温棉为填充式的硅酸铝耐火纤维。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述机架上设有驱动耐火保温台柱升降的驱动电机，所述机架上在耐火保温台柱的侧方设置至少三个控制耐火保温台柱升降位置的接近开关。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉，其特征在于：所述高温腔室、中温腔室、低温腔室的上下通道截面逐渐缩小。

8.一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉的烧结工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a：逐级热机，耐火保温台柱下降到最低位置，首先启动一级加热，至低温腔室温度达到设定温度T1，然后启动二级加热，至中温腔室温度达到T2，最后启动三级加热，至高温腔室内温度达到设定温度T3，在炉膛内形成从下到上温度逐渐增大的温度梯度区间；

步骤b：材料烧结，将首批待烧结材料放置于耐火保温台柱的载物平台上，耐火保温台柱上升，并依次在从低到高的若干不同温度梯度区间内分别保持设定的烧结时间；

步骤c：待首批烧结材料完成烧结，耐火保温台柱下降至底端更换下一批待烧结材料重复进行步骤b，直至所有待烧结材料完成烧结；

步骤d：逐级冷机，首先关闭三级加热，至高温腔室内温度达到设定温度T4，然后关闭二级加热，至中温腔室温度达到T5，最后关闭一级加热。

9.根据权利要求8所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉的烧结工艺，其特征在于：所述步骤b采用定点控制，在低温腔室范围内选取低温区定点，在中温腔室范围内选取中温区定点，在高温腔室范围内选取高温区定点，耐火保温台柱逐次上升，耐火保温台柱载物平台依次在低温区定点保持设定时间t1、在中温区定点保持设定时间t2，在高温区定点保持设定时间t3后完成烧结。

10.根据权利要求8所述的一种金属氧化物陶瓷材料快速烧结炉的烧结工艺，其特征在于：所述步骤b采用动态控制，设定低温腔室烧结目标温度T6、持续时间t4，中温腔室烧结目标温度T7、持续时间t5，高温腔室烧结目标温度T8、持续时间t6，待烧结材料依次经过低温腔室、中温腔室、高温腔室后完成烧结；在低温腔室、中温腔室、高温腔室烧结过程中，热电偶杆顶端实时采集载物平台处的温度，当载物平台处的温度高于目标温度，则耐火保温台下降，当载物平台处的温度低于目标温度，则耐火保温台上升。