[发明专利]一种陶瓷坯干燥装置

说明书

本发明提供了一种陶瓷坯干燥装置，包括：密封箱，上盖上设置有与密封箱的内部空间连通的气管；支撑机构，支撑机构安装在密封箱内，用于放置待干燥的陶瓷坯；加热装置，加热装置安装在密封箱内，用于提高密封箱的内部温度；保温结构，用于保持密封箱内的内部温度；初始压力控制单元，初始压力控制单元通过气管与密封箱的内部空间连通，为密封箱的内部空间提供初始压力；恒定压力控制单元，恒定压力控制单元通过气管与密封箱的内部空间连通，用于保持密封箱的内部空间中压力恒定。本发明提供的干燥装置，在干燥过程中，能够保证陶瓷坯干燥收缩均匀、挥发介质挥发速率均匀并能够使得待干燥陶瓷坯的挥发介质自扩散达到平衡状态。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域中的湿法成型陶瓷坯的干燥技术，尤其涉及一种陶瓷坯干燥装置。

背景技术

陶瓷材料具有硬度高、耐磨损、耐高温、抗变型能力强等优异特性，在机械工程、化工、电子信息工程和日用制陶等领域至关重要。但是陶瓷材料性脆、难加工，因此为了降低其应用成本，通常需要在块状陶瓷材料成型阶段，将陶瓷粉体制作成近终零部件尺寸，然后进行烧结获得具有一定致密度和强度的陶瓷材料。湿法成型技术是目前应用最为广泛的陶瓷成型技术，如注浆成型，流延成型，可塑压力成型等。尤其是大规格和具有复杂结构的陶瓷材料，如涡轮叶片转子，蜂窝状轻量化隔热板，窑炉内衬，发动机燃烧室内衬和大型集成电路陶瓷绝缘板，等等，湿法成型几乎是唯一的材料制备途径。

湿法成型制备陶瓷材料必不可少的工艺环节是素(生)坯干燥，无论所采用的分散介质是纯水、乙醇、丙酮或其他有机/无机液态介质。干燥即是通过某种形式输入能量令分散介质由液态转变成气态，从素坯中逸出，从而达到脱液定形的效果。在上述脱液过程中，素坯内部其他添加剂在失去溶剂后占据空间减少，以及陶瓷颗粒在脱液后重排，都将导致素坯表观和微观的收缩。如果这种收缩不能达到均匀一致，陶瓷坯会产生严重的永久性变形甚至开裂。而解决陶瓷坯干燥收缩不均匀不一致即要求解决干燥速率的不均匀不一致。

已公开或在研的方案集中在以下几方面:1)提高干燥工艺环境的温度均匀性，从而提高分散介质挥发速率的均匀性。通常采用更优的加热和保温系统，以及降低升/降温速率达到这一目的。此外为了实现陶瓷坯体心部和靠近表面的液态分散介质同时被加热或者受激挥发，还采用微波加热的方法；2)控制分散介质挥发物环境浓度，达到控制陶瓷坯干燥速率和均匀性的目的。通常采用干燥环境多点喷雾，或炉内强制对流的方法。另外对于厚壁陶瓷坯，也采用表面涂覆甘油、聚乙二醇(PEG)等保湿剂的方法。3)采用低温真空干燥，达到降低挥发速率，保证陶瓷坯体干燥均匀性和一致性。4)针对特殊的陶瓷坯形状，还有冷冻升华干燥方法，定向加热等工艺方法.

上述方法1)、3)、4),无法解决陶瓷坯实体心部到表面边界处干燥的不均匀性和非一致性，因为表面边界两侧坯体和空气环境的性质差异较大，导致分散介质吸附和挥发速率差异较大。方法2)通过向陶瓷坯体表面喷射分散介质雾气，或者干燥箱内部强制对流，调解表面边界的挥发物浓度，或者分压，缓和干燥的不均和不一致。但是对内部包含型腔，且规格较大的陶瓷坯体，气流场均匀性很差，调节效果将十分有限；另一方面，仅控制干燥环境的温度和湿度，无法降低陶瓷坯实体和周围空气环境的相应浓度差，因而也不能解决上述技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种在干燥过程中，能够保证陶瓷坯干燥收缩均匀、挥发介质挥发速率均匀并能够使得待干燥陶瓷坯的挥发介质自扩散达到平衡状态的陶瓷坯干燥装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：