[发明专利]陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法

说明书

本发明陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法，步骤如下：（1）将原料倒进模具中，振动使其表面平整；（2）将模具放入陶瓷粉末原料直接成型闪烧设备中，施加40~50MPa压力，使陶瓷粉末原料处于加热区中间位置；（3）打开辅助加热电源（此处为感应加热电源），以100℃/min~110℃/min的速度加热至900℃~1000℃或直至发生闪光现象；（4）打开高压直流闪烧电源，在样品两侧并通以直流电，线性增加电压约200V/cm，直至发生闪光现象；（5）控制电流降至1000A以下，恒定电流；持续20～50s；（6）降温至室温，得到致密的烧结体；（7）将烧结体进行研磨抛光，得到所需产品。

技术领域

本发明涉及陶瓷烧结成型技术及其使用设备技术领域，具体的，其展示一种陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法。

背景技术

陶瓷材料是一种重要的工业材料，不同的陶瓷具有不同的力学、电学、光学、声学、磁学等性能，因而具有丰富多彩的应用，成为现代社会不可或缺的重要材料。

陶瓷材料的制备工艺多种多样，一般采用成型-烧结-机械加工工艺流程。烧结是陶瓷材料制备工艺中最为重要的一个过程，它是觉得材料性能的重要环节。在传统的高温烧结工艺中，它需要消耗大量的能源，可能造成严重的环境问题。为了节约能源、保护环境，很多新型烧结技术被开发出来，如微波烧结、热等静压烧结、放电等离子体烧结等。

这些新技术在不同的领域都有应用，为陶瓷材料的发展做出了重要贡献。2010年Rishi Raj提出了一种新的陶瓷烧结方法，闪烧法。闪烧技术可以在几秒之内实现陶瓷的致密化过程，同时大幅降低烧结温度，因而具有效率高，能耗低的优点。在此基础上很多研究者相继提出了各种各样基于闪烧原理的烧结设备。

如专利CN 206089473 U中描述了一种应用平板加热器金属电极的电场辅助陶瓷低温快烧装置，其优点是可以在空气气氛下工作，易于测控烧结过程。CN 107202495 A提出了采用液压机金属电极的闪烧结构，可以用于压制生坯的闪烧烧结。

但现有的烧结设备，只能用于粗坯和生坯的制备，无法进行致密的烧结体的制备。

因此，有必要提供一种陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法，以陶瓷粉末为原料的直接闪烧设备设计方案，它不需要预先利用干压、冷等静压或流延法制备陶瓷生坯，因而大幅简化了陶瓷制品生产流程，采用和高温陶瓷和石墨作为模具材料可以更加精确地控制产品形状和尺寸，从而使闪烧技术具备了工业化应用的基础。

技术方案如下：

一种陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法，步骤如下：

（1）将原料倒进模具中，振动使其表面平整；

（2）将模具放入陶瓷粉末原料直接成型闪烧设备中，施加40~50MPa压力，使陶瓷粉末原料处于加热区中间位置；

（3）打开辅助加热电源（此处为感应加热电源），以100℃/min~110℃/min的速度加热至900℃~1000℃或直至发生闪光现象；

（4）打开高压直流闪烧电源，在样品两侧并通以直流电，线性增加电压约200V/cm，直至发生闪光现象；

（5）控制电流降至1000A以下，恒定电流；持续20～50s；

（6）降温至室温，得到致密的烧结体；

（7）将烧结体进行研磨抛光，得到所需产品。

进一步的，步骤（1）中，原料为复合氧化锆造粒粉或混合稀土氧化物造粒粉。