[发明专利]一种大尺寸陶瓷直管或棒的烧结方法

说明书

技术领域

本发明是针对目前大尺寸的陶瓷直管或棒烧结后精度差、生产效率低的缺点而发明的新型烧结方法，涉及陶瓷烧结技术领域，具体是一种用于大尺寸的陶瓷直管或棒的烧结方法。

背景技术

目前，市场上陶瓷直管或棒非常普遍，比如用于隧道窑的陶瓷辊棒，用于高温除尘的陶瓷过滤管，用于冲压行业的陶瓷棒，还有用于皮带运输机上的陶瓷托辊等等，这样的陶瓷直管或棒涉及食品、制药、轻工、冶金、化工、兵工、环保、电子、医用材料等应用领域，这类陶瓷制品非常重要，是未来材料发展的重要方向之一，市场前景非常可观。

然而直至现在，这样的大尺寸的陶瓷直管或棒还是较难烧结。烧结过程中，陶瓷体极易变形。为了制备此类陶瓷制品，现有的方法是在普通窑炉里埋烧、立烧，或者吊烧，然后再精磨加工。

1)埋烧是将产品装在匣钵里，里面填充耐高温粉料，这种工艺的主要缺点是效率低，劳动环境差，而且耗损大量能源。

2)立烧是直接将产品立在棚板上烧结，这样的工艺主要缺点是由于产品在烧结过程中的不均匀收缩，两头尺寸不一，易产生开裂，尤其是厚壁、大件产品的成品率很低。

3)吊烧，就是将产品装夹在吊烧窑具上烧结，这样的工艺容易产生拉长变形。

这样的生产工艺势必提高生产成本，降低工作效率，同时造成极大的环境的污染和资源的浪费。

发明内容

针对目前大尺寸的陶瓷直管或棒烧结方法产生的上述缺陷，本发明公开了一种大尺寸陶瓷直管或棒的旋转烧结方法，通过旋转烧结方式，实现陶瓷直管或棒的均匀烧结，产生均匀的收缩，能够使陶瓷管棒烧结后，无须加工即可达到所需的精度，从而制备高精度的无变形陶瓷管或棒，大幅度提高生产效率。所采用的技术方案是：

大尺寸陶瓷管或棒的烧结过程中，待烧结的陶瓷管或棒做旋转运动。

进一步的，烧结过程分为4个阶段：

1)低温阶段：以0.5~3℃/min的速率范围升温至200℃，其中所述的大尺寸陶瓷管或棒的转速范围为0~0.5r/min；

2)中温阶段：以0.5~5℃/min的速率升温至800℃，其中所述的大尺寸陶瓷管或棒的转速为0；

3)高温阶段：以2~10℃/min的速率升温至烧成温度，其中所述的大尺寸陶瓷管或棒的转速范围为0~2.5r/min；

4)降温阶段：所述的陶瓷管或棒保持0~2.5r/min的转速范围，随炉冷却或控制冷却速率至100℃以下。

其中，低温阶段，其温度范围在是0~200℃。

中温阶段，其温度范围在是200~800℃。

高温阶段，其温度范围在是800℃~所述的烧成温度。

降温阶段，其温度范围是从所述的烧成温度到室温。

进一步的，所述的烧成温度是800~1600℃。

进一步的，所述大尺寸陶瓷管或棒，烧结的产品其管外径范围是￠60~500mm，长度范围是500~2500mm。

进一步的，通空气、氮气、氩气其中一种气氛进行烧结。

本发明的机理是：在低温阶段，是排除坯体内的残余水分，坯体有一定的强度，同时为防止坯体开裂，此阶段应该是低升温速率和低的旋转速度，必要时可停止旋转；中温阶段，伴随有机物燃烧和结晶水排除等，此时的坯体强度最低，在此阶段不需要旋转，同时选择合适的升温速率；在高温阶段，高温结合剂开始熔融，整个坯体开始收缩，趋于致密化，此时坯体已获得一定的强度，此时使坯体作旋转烧结，由于避免了重力和接触摩擦力对坯体烧结收缩的影响，能让坯体烧结到理想的尺寸要求；降温阶段，产生的液相凝固，所以为防止粘接，给予一定的转速。

与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：

使用本发明，可以在较低的成本下提高工作效率，达到使用要求。根据烧成过程中的物理、化学变化，在不同的阶段选择不同的旋转速度，对坯体实施烧结，由于避免了重力和接触摩擦力对坯体烧结收缩的影响，由此克服了现有烧结工艺对陶瓷直管或棒烧结的不足之处，实现陶瓷直管或棒的均匀烧结，产生均匀的收缩。使陶瓷管棒完成烧结后，无须后续加工即可达到所需的精度，从而制备高精度的无变形陶瓷管或棒，大幅度提高生产效率。同时能节约能源使用，降低生产成本。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例来对本发现进行进一步说明：

实施例1

应用某领域的一种碳化硅材质陶瓷直管，尺寸要求为￠60±0.5×1500±2mm，壁厚5±0.2mm，形状公差要求圆柱度￠0.5mm，同时外壁的粗糙度为Ra6.4；使用温度1200℃。