一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备制造技术

本发明专利技术涉及一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，属于陶瓷生产设备领域。一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，从上到下依次包括上热压板、上电极、模具、下电极、下热压板；所述上热压板和下热压板内分别设置有测温热电偶，上热压板和下热压板之间连接有温控装置；所述上电极和下电极为平板结构，上电极的中心还设置有凸台，上电极和下电极之间连接有高频放电等离子体电源；所述模具为中空结构，模具内上端设置有上压片，模具内下端设置有下压片，模具的外表面设置有高频感应加热线圈；所述高频感应加热线圈的两端与高频交流电源连接。本发明专利技术的装置利用线圈电感应和等离子体辅助冷烧结对陶瓷进行加热，实现致密化。实现致密化。实现致密化。

【技术实现步骤摘要】
一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备


[0001]本专利技术属于陶瓷生产设备领域，涉及一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，特别是在冷烧结的基础上利用电感应加热和等离子体辅助加热，在低温下快速实现陶瓷粉体致密化的装置。

技术介绍

[0002]陶瓷烧结是一个陶瓷粉体致密化的过程，一般而言，在很多烧结过程中需要较高的温度 (＞800℃)，较长的保温时间，或者压力辅助等，才能使陶瓷致密化，提高陶瓷材料应用性能。但是，陶瓷烧结温度太高，导致其加工成本高居不下，而且会影响有机、无机，金属多体系复合材料的制备。同时，温度过高，导致陶瓷致密化过程受热不均匀，出现收缩严重，开裂的问题，不利于陶瓷的烧结制备。同时，针对多材料体系共烧结，例如有机、无机、金属以及薄膜柔性材料等，在高温烧结过程中，会出现膨胀系数不匹配或者物理和化学不相容性的问题，导致难以实现多体系材料的共烧结。此外，冷烧结制备陶瓷的方法已经被报道，例如：CN 108137417 A专利，将无机化合物、有机化合物、金属以及多元体系复合材料和溶剂组合，形成混合物，对该混合物施加较大的压力，在较低的温度下，使多体系材料致密化从而烧结致密形成复合材料。但仍存在烧结时间较长，且很多高温陶瓷难以实现一步制备的问题。因此，有必要在此基础上提出一种新的装置和方法来实现无机化合物、有机化合物、金属以及多元体系复合材料和高温陶瓷致密化的制备，为多体系复合材料大规模高效率的制备和应用打下坚实的基础。

技术实现思路

[0003]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0004]一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，从上到下依次包括上热压板、上电极、模具、下电极、下热压板；所述上热压板和下热压板内分别设置有测温热电偶，上热压板和下热压板之间连接有温控装置；所述上电极和下电极为平板结构，上电极的中心还设置有凸台，上电极和下电极之间连接有高频放电等离子体电源；所述模具为中空结构，模具内上端设置有上压片，模具内下端设置有下压片，模具的外表面设置有高频感应加热线圈，模具的直径与凸台的直径一致；所述高频感应加热线圈的两端与高频交流电源连接。
[0005]上述技术方案中，进一步地，所述上电极和下热压板之间还设置有密封室，密封室内部下端设置有底座；所述下电极的底面固定在底座的上端；所述凸台的头部位于密封室内。
[0006]上述技术方案中，进一步地，所述底座内设置有气阀，气阀的一侧设置有延伸到密封室外的气孔，气阀的另一侧与模具底部通过管路连接。
[0007]上述技术方案中，进一步地，所述上热压板与上电极之间、下热压板与密封室之间均设置有绝缘垫。
[0008]上述技术方案中，进一步地，所述模具的形状为圆筒状。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述高频感应加热线圈为云母加热圈。
[0010]上述技术方案中，进一步地，还可以将测温热电偶连接在加热套上，加热套设置在密封层的外面，温控装置与测温热电偶连接。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0012](1)本专利技术的装置利用线圈电感应和等离子体辅助冷烧结对陶瓷进行加热，实现致密化。所用的装置可在冷烧结设备的基础上改造而来，具有设备制造简单，热转换效率高、升温速度快，保温时间短，可在低温下快速实现致密化，能耗低，污染小等优点。
[0013](2)利用高频交流感应线圈对式件进行辅助加热，有助于实现温度瞬时增加，快速致密化。利用放电等离子体对式件辅助加热，使烧结体内部陶瓷颗粒表面均匀的产生活化、烧结，实现局部等离子体高温，从而使陶瓷粉体在低温下可由内向外实现瞬间致密化效果。
[0014](3)本专利技术利用上述装置在低温下制备无机化合物、有机化合物、金属以及多元体系复合材料和高温陶瓷的制备方法简单，所制备的复合材料和陶瓷块体的力学性能和综合性能优异，取得了良好的技术效果。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的制备装置的组成示意图。
[0016]图中1.上热压板，2.上电极，3.模具，4.下电极，5.下热压板，6.上压片，7.下压片，8.气阀，9.绝缘垫，10.密封室，11.测温热电偶，12.高频感应加热线圈，13.高频交流电源，14.高频等离子体电源，15.温控装置。
具体实施方式
[0017]以下结合具体实施例对本专利技术处理工艺作进一步说明。
[0018]实施例1
[0019]本实施例中的高频放电等离子体电源购自厂家：深圳市荣达信电源科技有限公司。
[0020]如图1所示，一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，从上到下依次包括上热压板1、上电极2、模具3、下电极4、下热压板5。上热压板1和下热压板5内分别设置有测温热电偶11，上热压板和下热压板之间连接有温控装置15。
[0021]上电极和下电极为平板结构，上电极的中心还设置有凸台，上电极和下电极之间连接有高频放电等离子体电源14。模具3为圆筒状中空结构，模具内上端设置有上压片6，模具内下端设置有下压片7，上下压片具有密封作用，模具的外表面设置有高频感应加热线圈12，高频感应加热线圈为云母加热圈模具的直径与凸台的直径一致。高频感应加热线圈12的两端与高频交流电源13连接。
[0022]上电极2和下热压板5之间还设置有密封室10，密封室内部下端设置有底座，下电极的底面固定在底座的上端，凸台的头部位于密封室10内。底座内设置有气阀8，气阀的一端设置有延伸到密封室外的气孔，气阀的另一端与模具底部通过管路连接，上热压板1与上电极 2之间、下热压板5与密封室10之间均设置有绝缘垫9。本专利技术装置温控装置热压板可设定温度为100
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300℃，瞬间烧结温度为800
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1000℃。
[0023]上述技术方案中，或者还可以将测温热电偶11连接在加热套上，加热套设置在密封室的外面，温控装置与测温热电偶连接。
[0024]冷烧结制备陶瓷技术，在模具的基础上直接采用热压力机，同时对模具实现加压和加热，通过温度控制器控制温度，在较低温度下，实施高压力使陶瓷粉体紧密结合，实现致密化。
[0025]采用上述设备冷烧结陶瓷的方法：选择钼酸锌陶瓷粉体，粉体的粒径为100nm
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300nm，用醋酸溶液润湿陶瓷粉体；将润湿的钼酸锌粉体放入模具3内；在工控台，打开热压力机，压力设置在30MPa
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2000MPa，对模具进行加压，本实施例压力设置为200Mpa，加到设置压力时，打开热压力机上的加热系统，利用上下热压板对模具进行加热，由热电偶11和温控装置15进行控制加热速度5℃/min并且设定温度为150℃，保温时间为1h；
[0026]到达设定温度时，启动高频交流电源13，电压范围：50
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300V；电流范围：10
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2000A,实现线圈电感应辅助加热(瞬时温度可达800℃)，在上述的基础上，启动高频等离子体电源 14，电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，其特征在于，从上到下依次包括上热压板、上电极、模具、下电极、下热压板；所述上热压板和下热压板内分别设置有测温热电偶，上热压板和下热压板之间连接有温控装置；所述上电极和下电极为平板结构，上电极的中心还设置有凸台，上电极和下电极之间连接有高频放电等离子体电源；所述模具为中空结构，模具内上端设置有上压片，模具内下端设置有下压片，模具的外表面设置有高频感应加热线圈，模具的直径与凸台的直径一致；所述高频感应加热线圈的两端与高频交流电源连接。2.根据权利要求1所述的一种线圈电感应和等离子体辅助快速冷烧结陶瓷设备，其特征在于，所述上电极和下热压板之间还设置有密封室，密封室内部下端设置有底...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉杰，王树棋，张大海，薛晓东，牛奔，曹启迪，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：新型
国别省市：