一种陶瓷球快速烧结的方法技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷球快速烧结的方法，包括以下主要步骤：(1)混配料：将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照一定比例称取，放入球磨筒中混合一段时间，经过喷雾干燥制粒后得到混合料；(2)压制：将混合料在自动成型压机上模压成型；(3)放电等离子烧结：将成型压坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中烧结获得陶瓷球。本发明专利技术的制备方法，采用放电等离子烧结方法制备陶瓷球，升温速率块，烧结时间短，烧结温度低、能耗少，可以实现陶瓷球的快速烧结。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料
，具体涉及一种陶瓷球快速烧结的方法。
技术介绍
陶瓷材料具有低密度、高强度、高弹性模量、耐高温和耐腐蚀的优良特性。因此，陶瓷球可用于特殊环境或要求下的轴承球、阀球、检测仪器测头用球等。常见的陶瓷球的烧结方法为无压烧结和气压烧结。无压烧结即在烧结过程中不加压，通过高温烧结致密化。因此无压烧结工艺烧结时间长、烧结温度高，陶瓷球致密化程度低，不能满足高性能陶瓷球的需求。气压烧结是通过在高温烧结过程中施加一定压力的气氛，促进陶瓷球的烧结致密化。气压烧结由于压力较低，一般在2ˉ5MPa，因此烧结温度较高，生产周期长，能耗大，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种陶瓷球快速烧结的方法，通过放电等离子烧结工艺制备陶瓷球。该方法采用电脉冲加热，能够使陶瓷材料快速升温，具有很高的烧结活化效应。放电等离子烧结工艺升温速率快、烧结时间短、烧结温度低、能耗少，有利于提高生产效率。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种陶瓷球快速烧结的方法，包括如下步骤：(1)混配料：将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照比例称取，放入球磨筒中，加入磨介球和分散介质，混合后进行喷雾干燥制粒，得到混合料；(2)压制：将混合料在自动成型压机上模压成型，制得球坯；(3)放电等离子烧结：将成型球坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中经过加热加压烧结获得陶瓷球。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步
实现。前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述的陶瓷粉末是Al2O3、SiC或Si3N4的任意一种；其中Al2O3的烧结助剂粉末是TiO2、SiO2、CaO或高岭土的一种或几种；SiC和Si3N4的烧结助剂粉末以是Y2O3、Al2O3或TiC的一种或几种；所述烧结助剂粉末称取的比例为4ˉ12％。前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，球磨时的磨介球材质为Al2O3或Si3N4，分散介质为无水乙醇；球料比为2：1(重量比)，固液比为1：2(体积比)。前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述压制成型的压力为50-100MPa。前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述放电等离子烧结加热时的升温速率为200ˉ400℃/min，烧结温度为1000ˉ1500℃，压力为10-40MPa。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用放电等离子烧结工艺制备陶瓷球，解决了目前无压烧结和气压烧结工艺烧结温度高、生产周期长、能耗高的缺点，实现了陶瓷球的快速烧结，缩短了生产周期。具体实施方式以下参照具体的实施例来说明本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术，其不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1(1)混配料：将95％Al2O3粉末、2％CaO粉末、3％高岭土按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氧化铝磨介球，球料比为2：1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1：2(体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；(2)压制：将步骤(1)所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；(3)烧结：将步骤(2)所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200℃/min，烧结温度为1200℃，压力为25MPa，保温时间为5min，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。对按此方法制备的氧化铝陶瓷球进行性能检测，致密度为99％，硬度HV10为1600。实施例2：。(1)混配料：将92％S iC粉末、5％Y2O3、3％Al2O3粉末按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氮化硅磨介球，球料比为2：1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1：2(体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；(2)压制：将步骤(1)所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；(3)烧结：将步骤(2)所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200℃/min，烧结温度为1500℃，压力为25MPa，保温时间为10min，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。对按此方法制备的SiC陶瓷球进行性能检测，致密度为98.5％，硬度HV10为1700。实施例3：。(1)混配料：将92％S i3N4粉末、4％Y2O3、4％Al2O3粉末按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氮化硅磨介球，球料比为2：1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1：2(体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；(2)压制：将步骤(1)所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；(3)烧结：将步骤(2)所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200℃/min，烧结温度为1500℃，压力为25MPa，保温时间为10min，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。对按此方法制备的Si3N4陶瓷球进行性能检测，致密度为98.5％，硬度HV10为1400。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术做任何形式上的限制，虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)混配料：将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照比例称取，放入球磨筒中，加入磨介球和分散介质，混合后进行喷雾干燥制粒，得到混合料；(2)压制：将混合料在自动成型压机上模压成型，制得球坯；(3)放电等离子烧结：将成型球坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中经过加热加压烧结获得陶瓷球。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)混配料：将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照比例称取，放入球磨筒中，加入磨介球和分散介质，混合后进行喷雾干燥制粒，得到混合料；(2)压制：将混合料在自动成型压机上模压成型，制得球坯；(3)放电等离子烧结：将成型球坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中经过加热加压烧结获得陶瓷球。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末是Al2O3、SiC或Si3N4的任意一种；其中Al2O3的烧结助剂粉末是TiO2、SiO2、CaO或高岭土的一种或几种；SiC和Si3N4的烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁超，高学昆，
申请(专利权)人：洛阳新巨能高热技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41