SiC陶瓷基热弯模具及其制备方法技术

技术编号:19354314 阅读:43 留言:0更新日期:2018-11-07 18:21
本发明专利技术公开了一种SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,包括以下步骤:将固相原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌,得到混合浆料,所述固相原料由炭黑、石墨和α‑SiC陶瓷粉组成;将混合浆料干燥、粉碎,得到混合粉末;将混合粉末经模压成型,再等静压成型,最后固化交联,得到成型素坯;对成型素坯进行气相渗硅烧结,得到SiC基复相陶瓷坯体;对SiC基复相陶瓷坯体进行机加工,得到玻璃热弯模具。玻璃热弯模具寿命高,且成型的曲面玻璃精度高。

SiC ceramic based hot bending die and its preparation method

The invention discloses a preparation method of SiC ceramic-based hot bending die, which comprises the following steps: mixing solid material, dispersant, curing cross-linking agent and alcohol by mechanical stirring to obtain mixed slurry, which is composed of carbon black, graphite and alpha SiC ceramic powder; drying and crushing the mixed slurry to obtain mixed powder; The mixed powders were moulded by pressing, isostatic pressing, curing and crosslinking, then the moulded green bodies were obtained; the moulded green bodies were sintered by gas phase siliconizing, and the SiC-based multiphase ceramic green bodies were obtained; the SiC-based multiphase ceramic green bodies were machined and the glass hot bending die was obtained. The glass bending die has high service life and high precision.

【技术实现步骤摘要】
SiC陶瓷基热弯模具及其制备方法
本专利技术涉及成型加工模具制备
,尤其涉及一种SiC陶瓷基热弯模具及其制备方法。
技术介绍
热弯玻璃是指将平面玻璃加热软化在模具中成型曲面玻璃。传统的玻璃热弯模具包括凸模1和凹模2,如图1所示,凸模1上设有仿形块11,凹模2上设有与仿形块11匹配的仿形槽21,合模后仿形槽21和仿形块11之间形成用于玻璃热弯成型的型腔。热弯玻璃时,将玻璃3放置于仿形块上,玻璃3的二维尺寸大于仿形块11的二维尺寸,凹模2下表面下压玻璃3的周缘并传导热量给玻璃3,至玻璃3被加热到其软化温度附近,玻璃3被压入型腔中成型成品。由于模具需传热传力至玻璃,且不影响玻璃成品的成型精度,因此,模具在材质方面要求具备耐高温、高热导率、低热膨胀率、耐磨性、高抛光性能、高力学性能和高抗热震性能而传统技术中多采用金属或石墨材质制备,金属材质传热较慢,传热时间长,且热膨胀系数大,在高温下易发生变形,从而导致玻璃表面出现缺陷,如成品玻璃的外形弧度出现偏差等,影响玻璃成品的成型精度。石墨材料抗氧化性差,高温下易氧化,导致模具寿命缩短,且石墨模具的抗热震性能差,也会影响成品玻璃的成型精度。
技术实现思路
基于此,有必要提供一种成型精度高的SiC陶瓷基热弯模具及其制备方法。一种SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将固相原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌,得到混合浆料,所述固相原料由炭黑、石墨和α-SiC陶瓷粉组成;(2)将步骤(1)所得的混合浆料干燥、粉碎,得到混合粉末;(3)将步骤(2)所得的混合粉末经模压成型,再等静压成型,最后固化交联,得到成型素坯;(4)对步骤(3)所得的成型素坯进行气相渗硅烧结,得到SiC基复相陶瓷坯体;(5)对SiC基复相陶瓷坯体进行机加工,得到玻璃热弯模具。本专利技术制备的SiC基陶瓷坯体具有热导率高、热膨胀系数低、抛光性好、耐磨性好、抗热震性能及耐冷热疲劳性能优异等特点,加工成的玻璃热弯模具不影响玻璃成品的成型精度且模具寿命高。在其中一个实施例中,所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和DolapixCE64,所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为炭黑的10%~65%,所述DolapixCE64的质量为α-SiC陶瓷粉的0.2%~1%。在其中一个实施例中,所述α-SiC陶瓷粉由F1200和F240两种不同粒径的α-SiC陶瓷粉组成,F1200粒径的α-SiC陶瓷粉和F240粒径的α-SiC陶瓷粉的质量比为1∶1~1.8。在其中一个实施例中,所述步骤(1)中,所述混和浆料的固含量为50%~80%;所述固相原料中,所述炭黑占固相原料的质量百分含量为10%~15%,所述石墨占固相原料的质量百分含量为2%~10%,所述α-SiC陶瓷粉占固相原料的质量百分含量为75%~88%。在其中一个实施例中,所述固化交联剂为热固型酚醛树脂,所述固化交联剂占固相原料、分散剂和固化交联剂总质量的百分含量为1~10%。在其中一个实施例中,所述步骤(3)中,所述模压成型的压力为8~15MPa,模压成型时间为60~120s;所述等静压成型的压力为50~150Mpa,等静压成型时间为60~300s;所述固化交联温度为150℃~180℃,固化交联时间为2~4h。在其中一个实施例中,所述步骤(4)中,所述气相渗硅烧结的温度为1500℃~1700℃,时间为1h~3h。在其中一个实施例中,所述步骤(2)中,所述混合浆料的干燥温度为25~30℃,粉碎至混合粉末的粒径≤60目。作为一个总的专利技术构思,本专利技术还提供一种上述的制备方法所制得的SiC陶瓷基热弯模具。在其中一个实施例中,所述SiC陶瓷基热弯模具为玻璃热弯模具,所述玻璃热弯模具所述包括凹模和凸模,凹模中开设有仿形槽,凸模上设有与仿形槽配合的仿形块,所述仿形块的高度小于与所述仿形槽的深度,所述仿形槽与所述仿形块配合形成用于玻璃热弯成型的型腔。在其中一个实施例中,所述凹模包括底座,所述底座上设置有凸台,所述仿形槽开设于所述凸台的中部,所述凸台的外壁和所述仿形槽的槽壁之间形成环形框;所述凸模上设置有凹槽,所述仿形块设于所述凹槽的底壁上,所述仿形块的高度小于与所述仿形槽的深度,所述仿形槽与所述仿形块配合形成用于玻璃热弯成型的型腔;所述凹槽的内壁和所述仿形块的外壁之间形成用于与所述环形框配合的环形槽。附图说明图1为一实施方式的玻璃热弯模具的结构示意图;图2为另一实施方式的凹模的主视示意图;图3为另一实施方式的凹模的俯视示意图;图4为另一实施方式的凹模的右视示意图;图5为另一实施方式的凸模的主视示意图;图6为另一实施方式的凸模的俯视示意图;图7为另一实施方式的凸模的右视示意图;图8为实施例1制备的SiC基复相陶瓷的金相显微结构图;图9为实施例1所得的SiC基复相陶瓷抛光后的样品宏观照片。具体实施方式为了便于理解本专利技术,下面将对本专利技术进行更全面的描述,并给出了本专利技术的较佳实施例。但是,本专利技术可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术提供了一实施方式的SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,包括以下步骤:(1)将固相原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌,得到混合浆料,所述固相原料由炭黑、石墨和α-SiC陶瓷粉组成;(2)将步骤(1)所得的混合浆料干燥、粉碎,得到混合粉末;(3)将步骤(2)所得的混合粉末经模压成型,再等静压成型,最后固化交联,得到成型素坯;(4)对步骤(3)所得的成型素坯进行气相渗硅烧结,得到SiC基复相陶瓷坯体;(5)对SiC基复相陶瓷坯体进行机加工,得到SiC陶瓷基热弯模具。碳化硅作为一种结构陶瓷,具有优良的物理化学性能如高抗弯性能、耐高温、抗氧化、高热导率、低热膨胀率、优良的化学稳定性等,采用常规方法制备的碳化硅陶瓷脆性极大,且碳化硅难以烧结致密,因而其弯曲性能和抗热震性能不好,加工和高温应用过程中容易开裂,无法满足玻璃热弯模具的加工和使用要求。本专利技术气相渗硅烧结,C和气相Si反应生成的β-SiC能够将基体中的α-SiC连接起来,提高烧结致密度,同时游离的Si相弥散分布于连续基体相中,理论上所形成的SiC基复相陶瓷抗弯曲性能和抗热震性能将得以大幅提高。传统方法主要采用注浆成型与反应烧结工艺相结合成型SiC基陶瓷材料,或采用干压成型素坯与反应烧结工艺相结合成型SiC基陶瓷材料。本专利技术通过研究发现,注浆成型工艺存在成型周期长,导致注浆成型坯体具有明显的密度梯度,同时制备的素坯密度及碳含量较低,渗硅烧结后SiC陶瓷中游离Si含量高,由于Si与SiC二者膨胀系数的差异,抗热震性能不好,无法满足热弯模具的加工和使用要求。而干压成型素坯均匀性差,气相渗硅烧结中,导致所制备的SiC基陶瓷材料内部组织的不均匀,不连续,C含量高的区域残余C,C含量低的地方残余游离Si。这两种工艺都会造成大量Si的存在,影响β-SiC连续相的形成本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将固相原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌,得到混合浆料,所述固相原料由炭黑、石墨和α‑SiC陶瓷粉组成;(2)将步骤(1)所得的混合浆料干燥、粉碎,得到混合粉末;(3)将步骤(2)所得的混合粉末经模压成型,再等静压成型,最后固化交联,得到成型素坯;(4)对步骤(3)所得的成型素坯进行气相渗硅烧结,得到SiC基复相陶瓷坯体;(5)对SiC基复相陶瓷坯体进行机加工,得到SiC陶瓷基热弯模具。

【技术特征摘要】
1.一种SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将固相原料、分散剂、固化交联剂和酒精经机械搅拌,得到混合浆料,所述固相原料由炭黑、石墨和α-SiC陶瓷粉组成;(2)将步骤(1)所得的混合浆料干燥、粉碎,得到混合粉末;(3)将步骤(2)所得的混合粉末经模压成型,再等静压成型,最后固化交联,得到成型素坯;(4)对步骤(3)所得的成型素坯进行气相渗硅烧结,得到SiC基复相陶瓷坯体;(5)对SiC基复相陶瓷坯体进行机加工,得到SiC陶瓷基热弯模具。2.如权利要求1所述的SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和DolapixCE64,所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为炭黑的10%~65%,所述DolapixCE64的质量为α-SiC陶瓷粉的0.2%~1%。3.如权利要求1所述的SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,所述α-SiC陶瓷粉由F1200和F240两种不同粒径的α-SiC陶瓷粉组成,F1200粒径的α-SiC陶瓷粉和F240粒径的α-SiC陶瓷粉的质量比为1∶1~1.8。4.如权利要求1所述的SiC陶瓷基热弯模具的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述混和浆料的固含量为50%~80%;所述固相原料中,所述炭黑占固相原料的质量百分含量为10%~15%,所述石墨占固相原料的质量百分含量为2%~10%,所述α-SiC陶瓷粉占固相原料的质量百分含量为75%~88%。5.如权利要求1所述的SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘荣军孙海侠贺鹏博王衍飞缪花明
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
类型:发明
国别省市:湖南,43

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