專利名稱：陶瓷注射成型體快速脫脂方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用微波加熱對陶瓷注射成型體進(jìn)行脫脂(即排除成型體內(nèi)有機(jī)物)方法及其使用的裝置，屬于陶瓷制造領(lǐng)域。
陶瓷注射成型是制備形狀復(fù)雜，尺寸較大工程陶瓷部件的一種新型成型工藝，首先在成型粉料中加入40～50%(體積)的有機(jī)結(jié)合劑，攪拌均勻，然后利用注射成型。由此，注射成型后的坯體(以下稱注射成型體)在燒結(jié)前必須進(jìn)行脫脂，迄今為止，脫脂工藝都使用專門的脫脂爐，將坯體緩慢升溫至500～600℃，對于尺寸較大的坯件，如燃汽輪機(jī)陶瓷葉片，長90mm，寬55mm，脫脂時間非常長，達(dá)120小時左右，這是因為使用的脫脂法為電阻發(fā)熱體加熱的外熱源脫脂法(以下簡稱常規(guī)加熱脫脂，使用的裝置叫常規(guī)加熱脫脂爐)，利用這種方法及其裝置，是由發(fā)熱體將熱量以輻射和對流形式傳遞到被加熱的坯體表面，再通過熱傳導(dǎo)傳遞到坯體內(nèi)部，眾所周知陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)比金屬小，易造成坯體內(nèi)外溫差很大，內(nèi)應(yīng)力大，不便快速加溫，從而有機(jī)物排除非常緩慢，脫脂費(fèi)時耗電。
本發(fā)明的目的在于，為了克服上述常規(guī)加熱脫脂的不足之處，將微波加熱技術(shù)引入陶瓷注射成型體脫脂工藝中，并使用專門的裝置取得了很好的效果。微波加熱是利用微波能與被加熱介質(zhì)材料的相互作用導(dǎo)致介電損耗而使材料整體(包括表面和內(nèi)部)同時受熱這一獨(dú)特機(jī)理，或稱體積性加熱，這樣就帶來熱場均勻，熱應(yīng)力小，且坯體內(nèi)的有機(jī)物可直接吸收微波能而分解，揮發(fā)。當(dāng)然，微波的這一特性對脫脂裝置也提出了新的要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中使用陶瓷注射成型體快速微波脫脂方法，包括下列步驟
①將待脫脂陶瓷注射成型體，放入無機(jī)非金屬容器中，上述成型體周圍填充無機(jī)非金屬粉末;
②將上述容器，連同成型體一起移入高溫微波加熱爐內(nèi)，開機(jī)加熱調(diào)節(jié)升溫速度，脫脂量≤10%以前，有機(jī)物排除速率應(yīng)≤200mg/小時，當(dāng)有機(jī)物排除量達(dá)到10%以后，方可提高升溫速度，使有機(jī)物排除速率最高達(dá)500mg/小時，脫脂時間，視成型體大小而定。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，保證上述方法的實(shí)施，使用的專用脫脂裝置，包括微波加熱爐，其特征在于，在上述微波爐腔體內(nèi)放置一個無機(jī)非金屬材料容器，容器中放置待脫脂的陶瓷注射成型體，容器內(nèi)，上述成型體周圍填充無機(jī)非金屬粉末。
上述容器是用來裝成型體及粉末的，填充粉末是用來支撐成型體，防止其變形并吸附排除的有機(jī)物的，粉末可以是陶瓷玻璃粉末，粒度最好≤25μm。
容器可作成園筒形，其直徑和高度可視坯件尺寸而定。
利用上述發(fā)明，把微波加熱引入陶瓷注射成型體脫脂，與常規(guī)加熱脫脂相比，取得了顯著的效果。由于微波加熱屬整體加熱，克服了常規(guī)加熱傳導(dǎo)過程中產(chǎn)生的溫度梯度，從而可大大提高脫脂速率，同時又由于有機(jī)物直接吸收微波能而分解，揮發(fā)，脫脂效率顯著提高，整個脫脂時間比常規(guī)加熱脫脂時間縮短至少2/3以上。且由于微波加熱所消耗的能量全部用于被加熱對象，儲熱、散熱小，這樣就大大減少了能耗。
附圖及其簡單說明

圖1為陶瓷注射成型體高溫微波脫脂裝置示意圖，其中1、微波源2、波導(dǎo)管3、爐體4、測溫計5、無機(jī)非金屬材料容器6、無機(jī)非金屬粉末7、陶瓷注射成型體。
圖2表示脫脂時間與脫脂溫度關(guān)系表;
圖3表示微波功率與脫脂時間關(guān)系。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)介紹陶瓷注射成型體快速脫脂方法及其裝置。
實(shí)施例一、燃汽輪機(jī)陶瓷葉片注射成型體的脫脂方法。
第一步，首先在φ150×120mm的氧化鋁鉗鍋內(nèi)填充一些經(jīng)烘干的36號金剛砂，粒徑約為0.2mm，填充至坩鍋深度的1/3處，然后將尺寸為長90mm、寬55mm的陶瓷葉片成型體豎直插入砂中15mm，再緩慢填充金剛砂直到將葉片埋入，且上層砂厚為20mm左右，在坩鍋口放置一中心開有φ12mm孔的氧化鋁陶瓷蓋，將此氧化鋁容器移入微波爐中心，坩鍋底下墊上一塊長×寬×高＝80×80×50mm的氧化鋁輕質(zhì)磚，再將熱電偶測溫計插入埋粉內(nèi)，并與成型體接觸。
第二步，接通電源，開啟微波爐，調(diào)節(jié)輸出功率，功率隨時間變化曲線見圖2，相應(yīng)的溫度隨時間變化曲線見圖3，經(jīng)過36小時，脫脂溫度達(dá)到500℃，然后功率下調(diào)，以50℃/小時速率降溫至300℃，再關(guān)機(jī)自然冷卻至室溫，將葉片從氧化鋁坩鍋內(nèi)取出，經(jīng)觀察與檢測，外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好，脫脂率達(dá)99.5%。
實(shí)施例二、陶瓷注射成型體快速脫脂裝置(見圖1)1、微波源，工作頻率為2.45GHz，功率從100～1500W連續(xù)可調(diào)，微波源控制箱內(nèi)設(shè)有功率調(diào)節(jié)器和入射功率及反射功率指示計。并有程序編制系統(tǒng)，可用以自動調(diào)節(jié)不同時間時的輸出功率。
2、微波加熱腔，腔體材料為金屬，形狀為矩形，尺寸為38×43×48，有效容積為7.8×10-3m3，加熱腔金屬殼體上設(shè)有輸入微波能量的耦合口，爐體上端中心處開設(shè)有測溫孔(本實(shí)施例中為φ12mm，側(cè)面開設(shè)有觀察孔(本實(shí)施例中為φ15mm)，微波源出口通過BJ22型波導(dǎo)管與矩形腔的耦合口連接。
3、脫脂填粉結(jié)構(gòu)，微波爐內(nèi)用以盛裝注射成型體的保溫結(jié)構(gòu)，容器的尺寸為φ150×200mm的氧化鋁，容器上編配有氧化鋁蓋子，中心開有φ12mm的圓孔，在容器內(nèi)填入36＃金剛砂粉，使用熱偶測溫?zé)崤纪ㄟ^中孔插入到埋粉內(nèi)與成型體剛好接觸。
權(quán)利要求
1.陶瓷注射成型體快速脫脂方法，包括上述成型體的放置及加熱脫脂，其特征在于，該方法包括下列步驟①將待脫脂陶瓷注射成型體放入無機(jī)非金屬容器中，上述成型體周圍填充無機(jī)非金屬粉末；②將上述容器連同成型體一起移入高溫微波加熱爐內(nèi)，開機(jī)加熱，調(diào)節(jié)升溫速度，脫脂量≤10%以前，有機(jī)物排除速率應(yīng)≤200mg/小時，當(dāng)有機(jī)物排除量達(dá)到10%以后，再提高升溫速度，使有機(jī)物排除速率最高達(dá)500mg/小時，脫脂時間，視成型體大小而定；
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的陶瓷注射成型體快速脫脂方法，其特征在于，步驟1中所說的無機(jī)非金屬容器及無機(jī)非金屬粉末，均為氧化鋁。
3.陶瓷注射成型體快速脫脂裝置，包括微波加熱爐，其特征在于，在上述微波加熱爐腔體內(nèi)放置一個無機(jī)非金屬材料容器，容器中放置待脫脂的陶瓷注射成型體，容器內(nèi)，上述成型體周圍填充無機(jī)非金屬粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求4記載的陶瓷注射成型體快速脫脂裝置，其特征在于，所說的微波加熱爐工作頻率為2.45GHz，功率為100～1500W連續(xù)可調(diào);所說的微波加熱腔殼體上設(shè)有輸入微波能量的耦合口，爐體上端中心處開設(shè)有φ12mm的測溫孔，測面開設(shè)有φ15mm的觀察孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷注射成型體快速脫脂，它將微波加熱引入陶瓷注射成型體脫脂方法及其裝置，本發(fā)明采用微波整體加熱成型體，克服了常規(guī)加熱脫脂過程中，成型體內(nèi)外溫差大，脫脂效率低，費(fèi)時耗能等缺點(diǎn)。
文檔編號C04B35/64GK1101633SQ9410000
公開日1995年4月19日 申請日期1994年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月7日
發(fā)明者謝志鵬, 吳建銧, 黃勇, 鄭隆烈 申請人:清華大學(xué)