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一种陶瓷用环保加工工艺的制作方法

2022-07-16 22:40:41 来源:中国专利 TAG:
500mpa。
10.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,步骤s2中所述预烧结温度为600-800℃,时间为0.5-1h,且预烧结完成后保温20-30min;进一步优选的,所述预烧结温度为70℃,且预烧结完成后保温25min;步骤s2中所述冷却是将陶瓷坯体降温至60℃以下。
11.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,步骤s2中所述浸渍温度为20-50℃恒温浸渍,浸渍时间为1-3h;进一步优选的,所述浸渍温度为35℃恒温浸渍,浸渍时间为2h。
12.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,步骤s2中所述抑制剂离子水溶液为饱和氢氧化钙水溶液;所述干燥温度为80-90℃,干燥时间为10-15h。
13.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,步骤s3中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa。
14.微波烧结过程无需经过热传导,主要依靠介电损耗吸收电磁能,自身加热至烧结温度,节能且易于控制,能够有效降低陶瓷开裂的问题;同时微波热源纯净,不会污染所烧结的陶瓷产品,且不会产生有害气体污染环境,节能环保。
15.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以10-50℃/min的速度从室温升温至800-900℃,保温5-15min;保温结束后以50-80℃/min的速度快速升温至1100-1300℃,随炉降温至950-1050℃后保温1-1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
16.优选的,在上述陶瓷用环保加工工艺中,在步骤s3之前还包括以下步骤:在经过步骤s2处理后的陶瓷坯体表面施加釉质和/或浆料层。
17.涂覆釉质能够有效改善陶瓷的外观,而施加浆料层可进一步增强陶瓷的强度,降低烧结过程中的残次品占比。
18.本发明还公开了一种由上述加工工艺制备而成的陶瓷。
19.本发明提供了一种陶瓷用环保加工工艺,与现有技术相比,其有益效果在于:(1)本发明在陶瓷坯体煅烧过程中结合微波处理,可以有效降低煅烧温度,不仅能够减少能耗、缩短烧结时间、降低成本,而且可以有效降低陶瓷中气泡数量,提升陶瓷品质;(2)本发明在预烧结后对陶瓷坯体进行浸渍,不使用任何胶体或者造粒液,避免了传统工艺中胶体或造粒液的使用及排胶或脱脂工艺,降低了成本并且减少了生产工序;(3)本发明在烧结过程采用低温快速升温、高温慢速升温的方法,可使得陶瓷致密度达到99%以上,且有效增强陶瓷硬度及强度,提高陶瓷的综合性能。
具体实施方式
20.下面将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,都属于本发明保护的范围。
21.实施例1实施例1提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
22.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为250w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
23.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为3.3,硬度为4.2gpa,破坏强度为485mpa,抗折强度为8.5mpa,断裂模数为69,气泡含有率小于总体积的0.06%,致密度大于99%。
24.实施例2实施例2提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在600℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温20min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于20℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍3h,置于80℃的干燥箱中干燥15h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
25.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为200w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以10℃/min的速度从室温升温至800℃,保温15min;保温结束后以50℃/min的速度快速升温至1100℃,随炉降温至1050℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
26.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为3.7,硬度为4.2gpa,破坏强度为478mpa,抗折强度为8.6mpa,断裂模数为65,气泡含有率小
于总体积的0.06%,致密度大于99%。
27.实施例3实施例3提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在800℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结0.5h,预烧结完成后静置保温30min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于50℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍1h,置于90℃的干燥箱中干燥10h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
28.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以50℃/min的速度从室温升温至900℃,保温5min;保温结束后以80℃/min的速度快速升温至1300℃,随炉降温至950℃后保温1h;保温结束后随炉冷却至室温。
29.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为3.6,硬度为4.0gpa,破坏强度为467mpa,抗折强度为7.9mpa,断裂模数为66,气泡含有率小于总体积的0.06%,致密度大于99%。
30.实施例4实施例4提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.在经过步骤s2处理后的陶瓷坯体表面施加釉质,釉质可由市场购买得到;步骤s4.烧结:在微波环境下对经过步骤s3处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
31.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s4中所述微波功率为250w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s4中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
32.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为
3.6,硬度为4.2gpa,破坏强度为475mpa,抗折强度为8.6mpa,断裂模数为65,气泡含有率小于总体积的0.06%,致密度大于99%。
33.实施例5实施例5提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.在经过步骤s2处理后的陶瓷坯体表面涂覆浆料层,该浆料层可由市场购买得到;步骤s4.烧结:在微波环境下对经过步骤s3处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
34.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s4中所述微波功率为250w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s4中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
35.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为3.7,硬度为4.3gpa,破坏强度为481mpa,抗折强度为8.5mpa,断裂模数为64,气泡含有率小于总体积的0.06%,致密度大于99%。
36.对比例1对比例1提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
37.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结具体为:以30℃/min的速度从室温升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温2h,保温结束后随炉冷却至室温。
38.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为
4.5,硬度为3.2gpa,破坏强度为405mpa,抗折强度为7.1mpa,断裂模数为53,气泡含有率小于总体积的0.3%,致密度大于97%。
39.对比例2对比例2提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
40.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结具体为:以30℃/min的速度从室温升温至1200℃,静置保温2h,保温结束后随炉冷却至室温。
41.热膨胀系数为4.2,硬度为3.2gpa,破坏强度为387mpa,抗折强度为6.9mpa,断裂模数为51,气泡含有率小于总体积的0.3%,致密度大于97%。
42.对比例3对比例3提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
43.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
44.热膨胀系数为4.2,硬度为2.7gpa,破坏强度为305mpa,抗折强度为5.8mpa,断裂模数为44,气泡含有率小于总体积的0.8%,致密度大于95%。
45.对比例4对比例4提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;
步骤s2.烧结:在微波环境下对经过步骤s1处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
46.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s2中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s2中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
47.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为4.8,硬度为2.7gpa,破坏强度为311mpa,抗折强度为5.2mpa,断裂模数为39,气泡含有率小于总体积的0.8%,致密度大于95%。
48.对比例5对比例5提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
49.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
50.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为4.6,硬度为3.2gpa,破坏强度为397mpa,抗折强度为7.0mpa,断裂模数为58,气泡含有率小于总体积的0.5%,致密度大于97%。
51.对比例6对比例6提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:将静置干燥后的陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后
取出,即可。
52.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为200-280w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1200℃,随炉降温至1000℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
53.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为4.5,硬度为2.9gpa,破坏强度为325mpa,抗折强度为5.3mpa,断裂模数为42,气泡含有率小于总体积的0.5%,致密度大于97%。
54.对比例7对比例7提供了一种陶瓷用环保加工工艺,包括以下步骤:步骤s1.陶瓷坯体的制备:以α-氧化铝粉末为原料造粒,高压压铸成型得到陶瓷坯体;步骤s2.预烧结:在700℃的高温条件下对步骤s1得到的陶瓷坯体进行预烧结1h,预烧结完成后静置保温25min,冷却降温至60℃以下,将陶瓷坯体置于35℃的抑制剂离子水溶液中恒温浸渍2h,置于85℃的干燥箱中干燥13h;步骤s3.烧结:在微波环境下对经过步骤s2处理的陶瓷坯体进行高温烧结,冷却后取出,即可。
55.步骤s1中α-氧化铝粉末的纯度大于99.9%,粒径为100-500μm;所述高压压铸的压力为350-500mpa;步骤s3中所述微波功率为250w,微波频率为2.45ghz,压力小于10mpa;步骤s3中所述高温烧结为梯度升温烧结,具体包括以30℃/min的速度从室温升温至850℃,保温10min;保温结束后以65℃/min的速度快速升温至1500℃,随炉降温至1300℃后保温1.5h;保温结束后随炉冷却至室温。
56.对由上述加工工艺制备得到的陶瓷进行性能测试,测试结果如下:热膨胀系数为3.8,硬度为4.0gpa,破坏强度为452mpa,抗折强度为7.9mpa,断裂模数为62,气泡含有率小于总体积的0.06%,致密度大于99%。
57.由实施例1-5及对比例1-6可知高温烧结过程、微波环境、预烧结过程均对最终产品的各项性能有重要的影响,并且由对比例7可知,即使升高烧结温度,也不能使得陶瓷质量更加优异,甚至会起到相反的作用。由于本技术中各个步骤的协同作用,得到了综合性能优异的陶瓷制品,并且极大程度的降低了能耗,减少成本,降低次品率并提高陶瓷制品的使用寿命,实现了经济效益与环境效益的双赢,适宜工业化的大规模发展应用。
58.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案
而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
59.对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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