[发明专利]一种精密异形陶瓷管件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，特别提供了一种精密异形陶瓷管件的制备方法。

背景技术

近年来随着材料科技和制备加工方法的发展，陶瓷材料不仅在尺寸精度、强度、韧性和塑性上大幅提高，还具有防污、防湿、耐刮、耐磨、防火、隔热等功能，大大增进了精密陶瓷的应用范围及效能，使得陶瓷材料渗透到世界的每一个角落，从洗手间的马桶到太空船驾驶舱的隔热板都可见到其踪迹。

从20世纪80年代以来，世界先进国家一直不断研究各种材质和尺寸的管状精密陶瓷异型材料的制备，在相关的领域已取得了良好效果。例如：美国格鲁曼公司、杜邦公司、日本东陶机器株式会社等知名企业开发制备的管状陶瓷件被广泛的应用于排气、卫浴等相关领域。

我国在对精密陶瓷异形件的研究起步较晚，1990年以后，广东工学院、哈尔滨工业大学等相关单位，才陆续进行管状精密陶瓷异形件的基础研究。与发达国家相比，还有很大的差距，一些高性能高精度精密陶瓷异形件的研制还停留在实验室阶段，科技与生产力的转化率较低，虽然现在有一些厂家的产品已经投产，但是主要集中在广东、深圳等地，并且产品的性能普遍较国外产品低，存在生产效率低，质量不稳定等问题。无法满足市场的需求。

随着研究的不断深入，精密异形陶瓷管件的制备技术也不断丰富、完善。制备技术直接决定了陶瓷管件的结构和使用性能，常见的制备方法有等静压法、注射法、挤出法等等，其中，等静压成型法制备的精密异形陶瓷管件，密度大、强度高、尺寸精准，但是主体非圆形的管件无法一次性等静压成型，后期的加工量大；注射成型法自动化程度加高，可以大批量制备精密异形陶瓷管件，但是有机添加剂的含量较高，管件的密度较小，尺寸精准无法保证；挤出成型法自动化程度也很高，且可以制备很长的管件，但是管件的横截面需要完全相同，无法制备形状复杂的异形件，另外对浆料和烧结的要求高，管件的密度、强度极易不均，尺寸精准无法保证。

因此，研究一套适合制备精密异形陶瓷管件的制备方法，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种精密异形陶瓷管件的制备方法，以至少解决现有制备方法制备出来的管件尺寸精度低、强度低、使用温度低等问题。

本发明提供的技术方案为：一种精密异形陶瓷管件的制备方法，包括以下步骤：

1)制备复合粉料：

11)将陶瓷粉体主料进行球磨混合，得到陶瓷粉料，其中，所述陶瓷粉料的粒度在0.2～200微米之间；

12)在所述陶瓷粉料中添加辅料，并在常温、常压下进行搅拌混合，得到复合粉料，其中，所述陶瓷粉体主料与所述辅料的重量比为10～40：1；

2)制备陶瓷浆料：

21)在温度为50～100℃条件下，将所述复合粉料与有机添加剂按重量比为8～15：1的比例混合，并搅拌2～12h，得到混合均匀的浆料；

22)在真空条件下，去除所述混合均匀的浆料中的气泡，得到陶瓷浆料；

3)压注成型：

31)将所述陶瓷浆料通过热压注成型机注入模具中成型，得到成型坯体，其中，所述模具的温度为30～80℃，成型压力为0.3～0.8Pa，成型时间为3～60s；

32)在室温下，将成型坯体脱模，得到异形管件坯体；

4)排烧：将所述异形管件坯体放置于排烧炉中加热，得到陶瓷坯体，其中，加热温度为400～1200℃，加热时间为8～48h；

5)烧结：将所述陶瓷坯体放入高温马弗炉内，以1～5℃/min的升温速度升温至1350～1700℃，保温2～8h，然后随炉冷却，得到精密异形陶瓷管件。

优选，在将所述陶瓷浆料通过热压注成型机注入模具中成型的步骤中，所述模具的温度为60℃，成型压力为0.6Pa，成型时间为20s。

进一步优选，在所述烧结步骤中，将所述陶瓷坯体放入高温马弗炉内，以3℃/min的升温速度升温至1600℃，保温3h，然后随炉冷却，得到精密异形陶瓷管件。

进一步优选，所述陶瓷粉体主料为氧化铝或氧化锆。

进一步优选，所述辅料为氧化镁、氧化钙、氧化铈、氧化钇、氧化硅、膨润土、高岭土、黏土中的一种或多种。

进一步优选，所述有机添加剂为石蜡、变性蜡、PE、PVC、PBMA中的一种或多种。

本发明提供的精密异形陶瓷管件的制备方法的有益效果如下：

1、使用热压注工艺更便于形状复杂、尺寸精密的异形陶瓷管件的成型；