[发明专利]自动电烧结的方法与系统

说明书

本发明在总体上涉及自动电烧结的方法与系统，更具体地说涉及将粉料自动加入烧结模具内，随后于连续制造过程中对此烧结模具内的粉料实行电烧结的方法与系统。

业已提出过种种电烧结技术，但它们都要求较长的时间完成烧结过程，因而未曾提出用来获得烧结产品的连续制造方法的观念，而此烧结方法则包括下述步骤：将适量的粉料加入烧结模具内；对此模具内的粉料进行电烧结；然后从烧结模具内取出烧结产品。结果并未提出以全自动的方式和在连续的制造过程中来进行电烧结的系统。

新近在电烧结方法中已有许多改进。例如本申请人所提出的采用脉冲电流的脉冲电流激励烧结(或脉冲电烧结)法，以及包括火花等离子体烧结、放电烧结和等离子激活烧结等方法，都有改进。根据改进了的脉冲电流激励烧结方法，烧结时间显著缩短，而这样短的烧结时间便有可能实现为获得烧结产品的包括上述步骤的连续制造工艺。

此外，借助较新的例如上述的烧结方法，那些用任何较旧的方法难以烧结到一起的材料现在就易烧结成单一的烧结产品。这类材料的例子包括不锈钢对铜、陶瓷对金属，等等。这类两种不同粉料的单一烧结产品可以制成两层粘合到一起而各层是由纯粹粉料组成的双层结构，但这类烧结产品可加以改进，即通过加入至少一中间层来构成这样的多层结构，而此中间层则是由此两种粉料的混合物制成。此外，这种多层结构也可便利地用于包括三或多层各由组成一致只是粒度互不相同的粉料组成的烧结制品，这些层中的粉料粒度从产品的一侧到另一侧渐增。这样的烧结制品可以具有梯度的功能性(即烧结产品的性质从一侧到另一侧呈逐渐变化)，而能更大的改进其特性。为了制成具有梯度功能性的烧结制品，要求添加不同的粉料(它们相互不同地表现在至少一种性质上，包括粉料组份、组份的百分率、粒度与颗粒形状)到烧结模具中，而得以精密地形成所需厚度的相应粉料层。但这里并未提出一种用于自动地将不同的粉料以多层形式而各层的粉料不同加入到烧结模具中，而随后对此烧结模具中的粉料进行电烧结的系统。

鉴于以上所述，本发明的一个目的在于提供一种方法与系统，用来在连续过程内自动地将粉料加入烧结模具内而后对此模具内的粉料进行电烧结。

本发明的另一个目的在于提供一种方法与系统，用来在连续过程内将相互在包括粉料组份、组份百分率、粒度与颗粒形状等性质中至少有一个是不同的各粉料，以各层中粉料不同的多层形式自动地加入烧结模具中，而后对此烧结模具中的粉料进行电烧结。

本发明的又一个目的在于提供一种方法与系统，用来将粉料自动加入烧结模具中而后对此烧结模具内的粉料进行电烧结，其中通过在所需压力下对装填于烧结模具内加压，可以以自动方式和连续过程制成高质量的产品。

本发明的再一个目的在于提供一种方法与系统，用来将粉料自动加入烧结模具中而后对此烧结模具内的粉料进行电烧结，其中通过于各个基本上是气密的室内进行预热、烧结和冷却步骤而使此各个步骤与环境隔绝，同时通过控制室内的环境，可以以自动方式和连续过程制成高质量产品。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法将粉料自动加入烧结模具内而后对此于烧结模具内致密化的粉料进行电烧结，此方法包括下述步骤：将一下压芯配合到烧结模具中形成的孔内，同时允许此下压芯于该孔内位移；充填包括粉料组份、组份自分率、粒度与颗粒形状等性质中相互至少有一个不同的各粉料到此孔内，而于孔中形成各个粉料不同的粉料层，同时于孔中以顺序的逐步的方式使此下压芯于孔中向下位移，使此下压芯的顶面离烧结模具顶面的位置根据充填到孔内各不同粉料层的厚度调节；在所需压力下预压此各不同粉料的粉料层；将此已加压的各粉料层与下压芯一起相对于烧结模具位移，而使这些粉料层于烧结模具内定位到所需位置处；将上压芯配合到烧结模具的孔内且在这些粉料层之上；将内中形成有粉料层且配合有上压芯的烧结模具预热到所需温度；然后电加热此粉料层，在此步骤中，启动上与下导电件以所需的压力对配合在业已预热的烧结模具内上压芯和下压芯加压，同时通过此上与下导电件对粉料层同时施加烧结电流。

在本发明一最佳实施例中，上述加压步骤可以在每次将不同粉料中之一装入烧结模具中形成所述层之一时进行，或可以在每次有相继这些不同粉料中的两或多种装入烧结模具中形成所述层中的两或多层时进行。此外，本方法还包括在此电烧结步骤之后对烧结模具实行强制冷却的步骤。