專利名稱：制造陶瓷薄壁管的成型方法及專用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷器件的制造方法和設(shè)備，具體涉及一種制造陶瓷管件的成型方法
及專用模具。
背景技術(shù)：
陶瓷薄壁管作為一種特殊的陶瓷零部件，廣泛應(yīng)用于電子、電氣、能源、核工程等領(lǐng)域，作為一種特殊形式的功能陶瓷部件，起著十分關(guān)鍵的作用。目前，制造陶瓷薄壁管的方法主要有注漿成型法、熱壓鑄成型法、等靜壓成型法三種。如1996年第2期《蘇州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)》第392-393頁"透明氧化鋁陶瓷管工藝技術(shù)報(bào)告"，公開了一種用注漿成型法制備高壓鈉燈發(fā)光管的透明氧化鋁陶瓷管的方法；又如2003年第5期《無機(jī)材料學(xué)報(bào)》第1074-1080頁"熱壓鑄法制備偏鋁酸鋰陶瓷薄壁管的研究"，公開了一種用熱壓鑄法制備用于聚變堆的偏鋁酸鋰陶瓷薄壁管的方法，以及在2002年第3期《中國陶瓷》第12-28頁"大型電真空陶瓷管的研制"中，公開了一種用等靜壓成型法制備用于電真空開關(guān)、大功率可控硅、電真空繼電器、電真空電容器、高頻大功率電子管等的八1203陶瓷薄壁管的方法。 以上三種方法存在缺陷是注漿成型法制備的陶瓷薄壁管密度不均勻，成品率低；熱壓鑄成型法制備陶瓷薄壁管生坯有機(jī)物含量高，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品密度低；等靜壓成型法制備陶瓷薄壁設(shè)備一次投資大，生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造陶瓷薄壁管的成型方法及專用模具。它能夠高
效率、低成本地制備高質(zhì)量的各類陶瓷薄壁管。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種制造陶瓷薄壁管的成型方法，包括以下步驟 步驟一將能產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體、交聯(lián)劑亞基雙丙烯酰胺、分散劑聚丙烯酸銨
與去離子水混和制備出預(yù)混液，其中去離子水用量為100ml，所述有機(jī)單體與交聯(lián)劑用量以
克計(jì)量的重量比為20 60 : 1 ;分散劑聚丙烯酸銨的用量為1 5克； 步驟二在球磨機(jī)中加入陶瓷粉體和磨球，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨分散
1 4小時(shí)，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《1Pa s的陶瓷混合漿料； 步驟三往陶瓷混合漿料中加入1 3ml的引發(fā)劑過硫酸銨、0. 2 lml的催化劑四
甲基乙二胺，混合均勻； 步驟四將所述混合均勻的漿料灌注到本案專用模具中，室溫下靜置20 60分鐘，漿料完全凝固脫去模具芯棒，在溫度60°C 8(TC、濕度85% 95%環(huán)境中干燥18 24小時(shí)，然后脫去模具夾套，得到陶瓷薄壁管生坯。
附加技術(shù)特征是 步驟一中所用能產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體，是指丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯中的任一種。
步驟二中所述往球磨機(jī)中加入的陶瓷粉體，是指A1203、 B4C、 Zr02、 SiC、 Si3N4中的任一種。 本發(fā)明制造所述陶瓷薄壁管的成型專用模具，包括有盤面上具有圓柱形芯棒插槽、其外緣有與該插槽同軸心環(huán)狀?yuàn)A套插槽的圓盤底座，裝插在該底座芯棒插槽上的圓柱芯棒，套裝在圓柱芯棒外、裝插在底座環(huán)狀?yuàn)A套插槽上的圓筒夾套，在圓柱芯棒與圓筒夾套、圓盤底座之間形成的腔體為坯體成型腔；圓柱芯棒、圓筒夾套與圓盤底座組成可脫落式緊配合連接。 本發(fā)明的效果在于制造出的陶瓷薄壁管，密度分布均勻、燒成收縮量小、成品率高達(dá)95%以上。采用本方法和模具制造出的陶瓷薄壁管，可廣泛應(yīng)用于電子、電氣、能源和核工程領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明專用模具的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是陶瓷薄壁管生坯在專用模具中成型的示意圖。 圖中標(biāo)記1為模具的圓柱芯棒，2為底座上的芯棒插槽，3為模具的圓筒夾套，4為底座上的環(huán)狀?yuàn)A套插槽，5為模具的圓盤底座，6為坯體成型腔，7為陶瓷薄壁管生坯。
具體實(shí)施例方式
本方法是采用膠態(tài)成型工藝，將陶瓷粉體制備成高固相含量、低粘度的陶瓷料漿，然后將陶瓷料漿灌注到專用模具中，最終凝固成型。 如圖l所示，本發(fā)明的成型專用模具，包括有盤面上具有圓柱形芯棒插槽2、其外緣有與該插槽2同軸心環(huán)狀?yuàn)A套插槽4的圓盤底座5，裝插在該底座芯棒插槽2上的圓柱芯棒l，套裝在圓柱芯棒1夕卜、裝插在底座環(huán)狀?yuàn)A套插槽4上的圓筒夾套3，在圓柱芯棒1與圓筒夾套3、圓盤底座5之間形成的腔體為坯體成型腔6，成型的陶瓷薄壁管生坯7凝固在坯體成型腔6中，圓柱芯棒1、圓筒夾套3與圓盤底座5組成可脫落式緊配合連接。
陶瓷漿料在專用模具中形成陶瓷薄壁管生坯7的示意圖如圖2所示。
本發(fā)明制造陶瓷薄壁管的成型方法，包括以下步驟 步驟一將能產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體、交聯(lián)劑亞基雙丙烯酰胺、分散劑聚丙烯酸銨與去離子水混和制備出預(yù)混液，其中去離子水用量為100ml，所述有機(jī)單體與交聯(lián)劑用量以
克計(jì)量的重量比為20 60 : 1;分散劑聚丙烯酸銨的用量為1 5克；所用有機(jī)單體為丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酉旨、丙烯酸羥乙酯中的任一種； 步驟二在球磨機(jī)中加入陶瓷粉體和磨球，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨分散1 4小時(shí)，制備出固相含量^50vol^、粘度《1Pa，s的陶瓷混合漿料；所用陶瓷粉體為Al203、B4C、Zr02、SiC、Si3N4中的任一種； 步驟三往陶瓷混合漿料中加入1 3ml的引發(fā)劑過硫酸銨、0. 2 lml的催化劑四甲基乙二胺，混合均勻； 步驟四將所述混合均勻的漿料灌注到本案專用模具中，室溫下靜置20 60分鐘，漿料完全凝固脫去模具芯棒，在溫度60°C 8(TC、濕度85% 95%環(huán)境中干燥18 24小時(shí)，然后脫去模具夾套，得到陶瓷薄壁管生坯。
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下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例1用丙烯酰胺作有機(jī)單體、A1203粉末作陶瓷粉體的陶瓷薄壁管成型方法 1.在100ml去離子水中加入丙烯酰胺12g、亞基雙丙烯酰胺0. 6g，聚丙烯酸銨lg，
制備出預(yù)混液；其中所用丙烯酰胺與亞基雙丙烯酰胺的重量比為20 : 1; 2.在球磨罐中加入500gAl203球、400g八1203粉末，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨
1小時(shí)，將漿料與A1203球分離，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《1Pa s的A1203混合料
漿； 3.往A1203混合料漿中加入過硫酸銨lml、四甲基乙二胺0. 2ml，混合均勻；
4.將混合好的A1203料漿灌注到本發(fā)明專用模具中，室溫下靜置20分鐘，A1203料 漿完全凝固，先脫去模具芯棒l，然后在溫度6(TC、濕度85%環(huán)境中干燥18小時(shí)，脫去模具 夾套3，即可得到A1203陶瓷薄壁管生坯7。 實(shí)施例2用N-羥甲基丙烯酰胺作有機(jī)單體、Zr(^粉末作陶瓷粉體的陶瓷薄壁管成 型方法 1.在100ml去離子水中加入N-羥甲基丙烯酰胺12g、亞基雙丙烯酰胺0. 3g，聚 丙烯酸銨3g，制備出預(yù)混液；其中所用N-羥甲基丙烯酰胺與亞基雙丙烯酰胺的重量比為 40 ! 1 ; 2.在球磨罐中加入800g Zr02球、600g Zr02粉末，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨 3小時(shí)，將漿料與Zr(^球分離，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《1Pa s的Zr02混合料 漿； 3.往Zr02混合料漿中加入過硫酸銨2ml、四甲基乙二胺0. 5ml，混合均勻；
4.將混合好的Zr02混合料槳灌注到本發(fā)明專用模具中，室溫下靜置50分鐘，料槳 完全凝固，先脫去模具芯棒l，然后在溫度7(TC、濕度90%環(huán)境中干燥21小時(shí)，脫去模具夾 套3，即可得到Zr02陶瓷薄壁管生坯7。 實(shí)施例3用甲基丙烯酸羥乙酯作有機(jī)單體、SiC粉末作陶瓷粉體的陶瓷薄壁管成 型方法 1.在100ml去離子水中加入甲基丙烯酸羥乙酯12g、亞基雙丙烯酰胺0.2g，聚 丙烯酸銨5g，制備出預(yù)混液；其中所用甲基丙烯酸羥乙酯與亞基雙丙烯酰胺的重量比為
60 : i; 2.在球磨罐中加入400g SiC球、350g SiC粉末，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨4 小時(shí)，將漿料與SiC球分離，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《1Pa s的SiC混合料漿；
3.往SiC混合料漿中加入過硫酸銨3ml、四甲基乙二胺lml，混合均勻；
4.將混合好的SiC混合料槳灌注到本發(fā)明專用模具中，室溫下靜置60分鐘，料槳 完全凝固，先脫去模具芯棒l ;然后在溫度8(TC、濕度95^環(huán)境中干燥24小時(shí)，再脫去模具 夾套3，即可得到SiC陶瓷薄壁管生坯7。 實(shí)施例4用N-羥甲基丙烯酰胺作有機(jī)單體、B4C粉末作陶瓷粉體的陶瓷薄壁管成 型方法 1.在100ml去離子水中加入N-羥甲基丙烯酰胺12g、亞基雙丙烯酰胺0. 3g，聚 丙烯酸銨3g，制備出預(yù)混液；其中所用N-羥甲基丙烯酰胺與亞基雙丙烯酰胺的重量比為 40 ! 1、
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2.在球磨罐中加入300gB4C球、250g B4C粉末，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨3 小時(shí)，將漿料與B4C球分離，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《lPa s的B4C混合料漿；
3.往B4C混合料漿中加入過硫酸銨2ml、四甲基乙二胺0. 5ml，混合均勻；
4.將混合好的B4C混合料漿灌注到本發(fā)明專用模具中，室溫下靜置50分鐘，料漿 完全凝固，先脫去模具芯棒l，然后在溫度7(TC、濕度90%環(huán)境中干燥21小時(shí)，再脫去模具 夾套3，即可得到B4C陶瓷薄壁管生坯7。 實(shí)施例5中用丙烯酸羥乙酯作有機(jī)單體、Si3^粉末作陶瓷粉體的陶瓷薄壁管成型 方法 1.在100ml去離子水中加入丙烯酸羥乙酯12g、亞基雙丙烯酰胺0. 3g，聚丙烯酸銨 3g，制備出預(yù)混液；其中所用丙烯酸羥乙酯與亞基雙丙烯酰胺的重量比為40 : 1;
2.在球磨罐中加入300g Si3NJt、350g Si3N4粉末，將配制的預(yù)混液加入其中，球 磨3小時(shí)，將漿料與Si3N4球分離，制備出固相含量^ 50vol^、粘度《1Pa s的Si3N4混合 料漿； 3.往Si3N4混合料漿中加入過硫酸銨2ml、四甲基乙二胺0. 5ml，混合均勻；
4.將混合好的Si3N4混合料漿灌注到本發(fā)明專用模具中，室溫下靜置50分鐘，料 漿完全凝固，先脫去模具芯棒l，然后在溫度7(TC、濕度90%環(huán)境中干燥21小時(shí)，再脫去模 具夾套3，即可得到Si3N4陶瓷薄壁管生坯7。
權(quán)利要求
一種制造陶瓷薄壁管的成型方法，包括以下步驟步驟一將能產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體、交聯(lián)劑亞基雙丙烯酰胺、分散劑聚丙烯酸銨與去離子水混和制備出預(yù)混液，其中去離子水用量為100ml，所述有機(jī)單體與交聯(lián)劑用量以克計(jì)量的重量比為20～60∶1；分散劑聚丙烯酸銨用量為1～5克；步驟二在球磨機(jī)中加入陶瓷粉體和磨球，將配制的預(yù)混液加入其中，球磨分散1～4小時(shí)，制備出固相含量≥50vol％、粘度≤1Pa·s的陶瓷混合漿料；步驟三往陶瓷混合漿料中加入1～3ml的引發(fā)劑過硫酸銨，0.2～1ml的催化劑四甲基乙二胺，混合均勻；步驟四將混合均勻的漿料灌注到本案專用模具中，室溫下靜置20～60分鐘，漿料完全凝固脫去模具芯棒，在溫度60～80℃、濕度85％～95％環(huán)境中干燥18～24小時(shí)，脫去模具夾套，得到陶瓷薄壁管生坯。
2. 按照權(quán)利要求1所述的陶瓷薄壁管的成型方法，其特征在于步驟一中所用能產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體，是指丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙 烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯中的任一種；步驟二中所述往球磨機(jī)中加入的陶瓷粉體，是指A1203、B4C、 Zr02、 SiC、 Si3N4中的任一種。
3. 按照權(quán)利要求1所述成型方法制造陶瓷薄壁管的專用模具，包括有盤面上具有圓 柱形芯棒插槽(2)、其外緣有與該插槽(2)同軸心環(huán)狀?yuàn)A套插槽(4)的圓盤底座(5)，裝插 在該底座(5)芯棒插槽(2)上的圓柱芯棒(l)，套裝在圓柱芯棒(1)夕卜、裝插在底座環(huán)狀?yuàn)A 套插槽(4)上的圓筒夾套(3)，在圓柱芯棒(1)與圓筒夾套(3)、圓盤底座(5)之間形成的 腔體為坯體成型腔(6);圓柱芯棒(1)、圓筒夾套(3)與圓盤底座(5)組成可脫落式緊配合 連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制造陶瓷薄壁管的成型方法，步驟是將產(chǎn)生自由基的有機(jī)單體、交聯(lián)劑亞基雙丙烯酰胺、分散劑聚丙烯酸銨與去離子水混和制備出預(yù)混液；在球磨機(jī)中加入陶瓷粉體和磨球，將配制好的預(yù)混液加入其中球磨分散，制出固相含量≥50vol％、粘度≤1Pa·s的陶瓷漿料；往陶瓷漿料中加入引發(fā)劑過硫酸銨，催化劑四甲基乙二胺，混合均勻；將所述漿料灌注到專用模具中，室溫下靜置，漿料完全凝固脫去模具芯棒，在溫度60～80℃、濕度85％～95％環(huán)境中干燥，脫去模具夾套，得到所需的陶瓷薄壁管生坯。突出優(yōu)點(diǎn)是能高效率、低成本制造高質(zhì)量陶瓷薄壁管，該產(chǎn)品成品率高達(dá)95％以上，可廣泛應(yīng)用于電子、電氣、能源和核工程領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B28B1/44GK101733818SQ20091026346
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者代勝平, 楊勇飛, 楊靜, 王曉敏, 許奎, 谷曉非, 邵輝, 黃華偉 申請人:中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院