[发明专利]一种水热法制备陶瓷装置的方法

说明书

本发明公开了一种水热法制备陶瓷装置的方法，水热法制备陶瓷装置中，内壳位于外壳内，且与外壳形成空腔，釜盖覆盖空腔，载物台位于内壳内，陶瓷生坯放置于载物台上，釜盖具有进口和出口，导管与进口和压力泵连通，气体流量调节阀与导管固定连接，安全泄压阀与釜盖固定连接，并与出口连通，温度传感器和压力传感器均固定于内壳内，加热组件环绕内壳四周于空腔内，压力泵、气体流量调节阀、安全泄压阀、温度传感器、压力传感器、加热组件均与控制器电连接。利用水热烧结，将陶瓷生坯在低于400℃的温度下，通过控制压力和保温时间，实现对陶瓷体的水热致密化，获得相对密度大于90%的陶瓷体，具有精准可控、低耗能、可规模化生产的特点。

技术领域

本发明涉及陶瓷低温烧结技术领域，尤其涉及一种水热法制备陶瓷装置的方法。

背景技术

新材料的发展随着科学技术的进步而进步。目前，材料领域重点在快速发展的是具有新特性、性价比高以及在整个生命周期内对环境友好的新材料，进一步讲，陶瓷及其高性能组件广泛应用于汽车、电子信息、能源和环境、机械工程、医疗技术等领域，但这些材料由于其特殊的性能而能够满足不同应用的特定要求，特别是在高功能性和高可靠性的需求下。这些陶瓷材料一般是氧化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、非氧化物，并且可以结晶或非晶化。

开发新的高性能陶瓷，同时设计复杂的组件，需要掌握成型工艺，包括合适的烧结工艺。目前大多数先进陶瓷材料都是以粉末制成，并在1000℃以上烧结才能使密度达到其理论密度的90%以上。表面自由能的降低是烧结的驱动力，可以通过施加压力或通过使用快速加热等方式来增强扩散过程并促进陶瓷致密化。目前，大量研究都在发展低温陶瓷烧结技术，主要发展的技术有：以提高传统烧结（CS）的性能，例如两步法（TSS），闪蒸（FS），高压（HPS），火花等离子体（SPS），速率控制（RCS），微波（MWS）烧结陶瓷常采用传统高温烧结方法，但传统烧结的烧结温度均在1000℃～1500℃。在如此高的温度下，不仅会引起陶瓷的晶粒的异常长大、产生形变、弱化其性能，还使得陶瓷烧结产生较高的能耗以及成本。因此在较低温度下实现陶瓷烧结致密化的问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水热法制备陶瓷装置的方法，旨在解决在较低温度下实现陶瓷烧结致密化的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种水热法制备陶瓷装置，包括外壳、内壳、釜盖、载物台、导管、压力泵、气体流量调节阀、安全泄压阀、温度传感器、压力传感器、加热组件和控制器，所述外壳与所述内壳均为中空结构，所述内壳位于所述外壳内，且与所述外壳形成空腔，所述釜盖与所述外壳和所述内壳可拆卸连接，并覆盖所述空腔，所述载物台与所述内壳固定连接，并位于所述内壳内，且位于远离所述釜盖的一侧，陶瓷生坯放置于所述载物台上，所述釜盖具有进口和出口，所述导管与所述进口连通，且与所述压力泵连通，并位于所述釜盖与所述压力泵之间，所述气体流量调节阀与所述导管固定连接，并位于靠近所述釜盖的一侧，所述安全泄压阀与所述釜盖固定连接，并与所述出口连通，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述釜盖固定连接，并位于所述内壳内，所述加热组件环绕所述内壳四周，并位于所述空腔内，所述控制器位于所述外壳的一侧，所述压力泵、所述气体流量调节阀、所述安全泄压阀、所述温度传感器、所述压力传感器、所述加热组件均与所述控制器电连接。

其中，所述水热法制备陶瓷装置还包括紧固件，所述紧固件的数量至少为两个，所述紧固件包括螺栓和螺母，所述螺栓贯穿所述内壳和所述釜盖，从所述空腔延伸至所述外壳外，所述螺母与所述螺栓螺纹连接，并抵持于所述釜盖外。

其中，所述加热组件包括螺旋件和支撑件，所述螺旋件环绕于所述内壳四周，所述支撑件的数量至少为两个，至少两个所述支撑件与所述螺旋件固定连接，且与所述外壳底部固定连接，并均匀分布于所述螺旋件四周。

其中，所述内壳具有引流槽，所述引流槽位于所述内壳远离所述空腔的一侧。