一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷材料制备技术领域，提供了一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，利用介质阻挡放电形式对陶瓷生坯进行排胶处理，然后在陶瓷生坯施加直流或者交流高压和电流，让陶瓷生坯在室温下发生超快烧结。经过排胶处理后的陶瓷生坯相较于未排胶处理的，其室温烧结起始电压降低了一半，且不会出现电弧等难于控制的问题。本发明专利技术实现了陶瓷的室温超快烧结，实现了烧结装置的极大简化，单位能源消耗率大为降低，本发明专利技术提供的排胶装置相对于传统排胶有着耗时短、能耗低的优点，同时可以增加陶瓷生坯的氧缺陷，在后续的超快烧结工艺中电压更低，更容易进入烧结。更容易进入烧结。更容易进入烧结。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料制备
，尤其涉及一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法。

技术介绍

[0002]陶瓷材料是一种应用范围极广的非金属材料，可用于电子器械、生物医疗、航空航天等科技尖端领域。
[0003]排胶是陶瓷生产工艺中的关键环节，对成型陶瓷的性能有着显著影响，但传统的加热排胶工艺具有高耗时、高耗能、高污染等缺点，因此设计新型的快速、低能耗的排胶工艺具有重要现实意义。
[0004]陶瓷材料的制造通过需要长时间的高温才能将原本较为松散的生坯烧结至完全致密。这也就意味着传统的陶瓷制造工艺需要大量的能耗以及较长的时间。为了降低陶瓷烧结过程中的能耗，各种新型烧结工艺，如微波烧结、放电等离子体烧结、热压烧结等，被提出并投入实际应用。
[0005]闪烧技术是2010年出现的一种新型的电场辅助烧结工艺，即通过陶瓷生坯两端施加适当的交流或直流电压使得陶瓷生坯能够在短短数秒至数分钟内高度致密化，同时大幅降低陶瓷烧结所需的炉温。如此短的烧结时间和相对较低的炉温就意味着闪烧技术所需的能耗与传统烧结工艺相比，极大地降低了。但是在闪烧过程中时常会出现陶瓷晶粒过度生长，晶粒尺寸过大，从而影响了陶瓷材料的使用性能。因此抑制闪烧过程中的晶粒生长对于闪烧技术的进一步推广应用有着重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法。本专利技术目的基于以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供了一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，包括以下步骤：
[0008]S1、制备陶瓷生坯，陶瓷生坯(1)含有粘结剂；
[0009]S2、将两片电极板
‑
板竖直对置，上介质板紧贴上电极、下介质板紧贴下电极，将陶瓷生坯置于下介质板中心，调节两电极间距，两电极接电源；
[0010]S3、设置电源频率，以一定的升压速率升高电压值至目标电压峰峰值，放电趋于稳定后再维持一段时间，然后降压切断电源，完成排胶处理过程；
[0011]S4、将排胶处理后的陶瓷生坯两端喷涂上电极，并用导线在两端缠绕，通过导线与高压电源相连；
[0012]S5、接通高压电源，通过调整烧制电压及电流，进行陶瓷的室温超快烧结。
[0013]优选地，步骤S1中，所述陶瓷生坯的形状包括圆柱体、长方体或狗骨头形状。
[0014]优选地，步骤S1中，粘接剂包括聚乙烯醇、和/或聚乙烯醇缩丁醛酯。
[0015]优选地，步骤S2中，上介质板与陶瓷生坯上表面间距为1
‑
5mm。
[0016]优选地，步骤S3中，所述电源频率为6
‑
14kHz。
[0017]优选地，步骤S3中所述升压速率为1
‑
4kV/s。
[0018]优选地，步骤S3中所述目标电压峰峰值为15
‑
40kV，维持时间为5
‑
60min。
[0019]优选地，步骤S4中所述处理后的陶瓷生坯两端喷涂上电极为采用喷金或者涂抹导电银浆的方法，缠绕在电极上的导线可使用铂丝等熔点较高的金属导线。
[0020]优选地，步骤S4中所述陶瓷生坯悬空设置或置于绝缘陶瓷板上。
[0021]优选地，步骤S5具体包括以下步骤：接通高压电源，升高电压的幅值，直至流经陶瓷生坯的电流突然增大、陶瓷生坯两端的电压陡降，维持一段时间后切断高压电源，得到超快烧结后的陶瓷。
[0022]优选地，所述高压电源为交流电源或直流电源，所述升高电压的升压速率为0.1
‑
1kV/s，电流密度范围在10
‑
150mA/mm2。
[0023]本专利技术可至少取得如下有益效果其中之一：
[0024]本专利技术中介质阻挡放电产生的热能使反应器升温，有利于粘接剂的分解，产生的等离子体中的高能活性粒子可与粘接剂相互作用，促进粘接剂的分解，能节约时间、减少能耗；介质阻挡放电排胶增加了陶瓷生坯中的氧缺陷浓度，在陶瓷后续的表面调控与烧结等方面具有一定优势，即在后续的超快烧结工艺中电压更低，更容易进入烧结。本专利技术超快烧结方法，能够实现在室温下进行陶瓷闪烧，大幅降低了陶瓷烧结所需的环境温度，减少了大量的能耗；所述陶瓷烧结工艺流程简单，与一般闪烧工艺相比，不需要额外的加热装置。
附图说明
[0025]图1为基于气体放电的陶瓷生坯处理方法的装置结构示意图。
[0026]图2为陶瓷室温超快烧结方法的装置结构示意图；
[0027]图3为未排胶处理的陶瓷生坯、排胶处理10min和30min后的陶瓷生坯的的傅里叶红外光谱图；
[0028]图4为传统方式排胶、排胶处理后陶瓷生坯与未排胶处理陶瓷生坯的电子顺磁共振(EPR)图；DBD指经过介质阻挡放电处理的样品；no DBD指未经过介质阻挡放电处理的样品；
[0029]附图标记说明：1
‑
陶瓷生坯，2
‑
电源，3
‑
电极，4
‑
上介质板，5
‑
下介质板，6
‑
高压电源，7
‑
固定支架，8
‑
导线。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术的实施例中的附图，对本专利技术的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]如图1～2所示，本专利技术的优选实施例，提供了一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，包括以下步骤：
[0032]S1、制备陶瓷生坯1，陶瓷生坯1含有粘结剂；
[0033]S2、将两片电极3板
‑
板竖直对置，上介质板4紧贴上电极3、下介质板5紧贴下电极3，将陶瓷生坯1置于下介质板5中心，调节两电极3的间距，两电极3接电源2；
[0034]S3、设置电源频率，以一定的升压速率升高电压值至目标电压峰峰值，放电趋于稳定后再维持一段时间，然后降压切断电源2，完成处理过程；
[0035]S4、将处理后的陶瓷生坯1两端喷涂上电极，并用导线8在两端缠绕，通过导线8与高压电源6相连；
[0036]S5、接通高压电源6，通过调整烧制电压及电流，进行陶瓷的室温超快烧结。
[0037]步骤S1中，粘接剂包括聚乙烯醇、和/或聚乙烯醇缩丁醛酯。陶瓷生坯1的形状包括圆柱体、长方体或狗骨头形状等规则形状。
[0038]步骤S2中上介质板4与陶瓷生坯1上表面的间距为1
‑
5mm。
[0039]步骤S3中，电源频率为6
‑
14kHz，升压速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备陶瓷生坯(1)，陶瓷生坯(1)含有粘结剂；S2、将两片电极(3)板
‑
板竖直对置，上介质板(4)紧贴上电极(3)、下介质板(5)紧贴下电极(3)，将陶瓷生坯(1)置于下介质板(5)中心，调节两电极(3)间距，两电极(3)接电源(2)；S3、设置电源频率，以一定的升压速率升高电压值至目标电压峰峰值，放电趋于稳定后再维持一段时间，然后降压切断电源，完成排胶处理过程；S4、将排胶处理后的陶瓷生坯(1)两端喷涂上电极，并用导线(8)在两端缠绕，通过导线(8)与高压电源(6)相连；S5、接通高压电源(6)，通过调整烧制电压及电流，进行陶瓷的室温超快烧结。2.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，其特征在于，步骤S1中所述陶瓷生坯(1)的形状包括圆柱体、长方体或狗骨头形状。3.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，其特征在于，步骤S1中，粘接剂包括聚乙烯醇、和/或聚乙烯醇缩丁醛酯。4.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，其特征在于，步骤S2中，上介质板(4)与陶瓷生坯(1)上表面的间距为1
‑
5mm。5.根据权利要求1所述的一种基于介质阻挡放电排胶处理的陶瓷室温超快烧结方法，其特征在于，步骤S3中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希林，晏年平，陈田，张宇，贾志东，王黎明，张旭昌，黄逸蒙，赵欣浩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司清华大学深圳国际研究生院中材江西电瓷电气有限公司，
类型：发明
国别省市：