一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺，在压制成型的陶瓷球坯外部均匀裹上同种胶水，再在胶水外裹上含氧化镱的氮化硅粉形成球壳，送入脱胶炉中烧结，在脱胶时外部球壳先软化胶体挥发形成低浓度低压区域，引动球坯内部胶材向外部运动挥发。优点是提高脱胶效率，降低参与有机物含量；含氧化镱粉体球壳增强了导热性和均温性，脱胶更充分；只有不足0.311%有机胶的残留，在后续高温烧结时球坯中无气孔产生，球坯质量合格，满足生产需求，提高产品质量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺


[0001]本专利技术涉及陶瓷球生产加工领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺。

技术介绍

[0002]氮化硅陶瓷球干压成型过程中添加了有机成分的粘接剂（胶水）。在进行气压烧结时，坯体中如果含有大量的有机物，这些有机物熔融、分解、挥发，会导致坯体变形、开裂，同时有机物含碳量多，当氧气不足形成还原气氛时，会影响烧结质量。因此，需要在坯体烧成前将其中的有机物排除干净，以保证产品的形状、尺寸和质量的要求。现有的脱胶技术是在真空气氛中加热以使有机胶体挥发，会产生约3%左右的残留，在高温烧结时会在球坯中形成气孔，影响球坯质量。如何降低球坯中胶残留量，是目前要解决的一大技术问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺，工艺合理完善，提高脱胶效率，降低残留有机物含量。
[0004]本专利技术的技术方案：一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺，在压制成型的陶瓷球坯外部均匀裹上同种胶水，再在胶水外裹上含5%wt氧化镱（Yb2O3）的氮化硅粉形成球壳，在脱胶时外部球壳先软化胶体挥发形成低浓度低压区域，引动球坯内部胶材向外部运动挥发；使用同种胶水，按照陶瓷球重量：胶重量=10:1的比例在球表面裹上胶水，然后将裹好胶的球放在含5%wt氧化镱（Yb2O3）的氮化硅粉中进行滚动，形成球壳；最后将带球壳的陶瓷球坯埋入平均粒径50μmm的氮化硅粉中，放入脱胶炉中进行脱胶烧结；脱胶烧结工艺温度控制如下：室温加热90min到260℃
±/>10℃，保温20min；加热30min到300℃
±
10℃，保温60min；加热30min到360℃
±
10℃，保温140min；加热30min到400℃
±
10℃，保温200min；加热50min到460℃
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10℃，保温60min；加热30min到500℃
±
10℃，保温300min；加热20min到520℃
±
10℃，保温90min；加热20min到540℃
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10℃，保温90min；加热20min到560℃
±
10℃，保温90min；加热40min到600℃
±
10℃，保温60min；降温60min到500℃
±
10℃，继续自然降温；降温时继续排气300min后，完成脱胶；加热和降温过程中，始终保持以0.5MPa的压力向炉内充入氮气，并打开底部排胶阀。
[0005]所述脱胶烧结工艺温度曲线如下：室温加热90min到260℃，保温20min；加热30min到300℃，保温60min；加热30min到360℃，保温140min；加热30min到400℃，保温200min；加热50min到460℃，保温60min；加热30min到500℃，保温300min；加热20min到520℃，保温90min；加热20min到540℃，保温90min；加热20min到560℃，保温90min；加热40min到600℃，保温60min；降温60min到500℃，继续自然降温；降温时继续排气300min后，脱胶完成。
[0006]所述通过排胶阀排出的气体主要成分为氮气和有机胶水挥发形成的气体，由抽风机将气体抽入高温电炉的燃烧室经过800~900℃高温燃烧裂解成二氧化碳和水排出室外；燃烧过程中吸入空气助燃，并填埋惰性蜂窝陶瓷载体，使废气充分燃烧。挥发的有机胶含有一定刺激性气味，虽然无毒，但对工作人员造成刺激，不利于工作人员长时间操作，则废气需要及时处理，同时降低有机物排放。
[0007]所述同种胶水是醇基的PVB胶水、水基的PVA胶水、PEG胶水中的任意一种。
[0008]所述氮化硅粉含5%wt氧化镱（Yb2O3）。
[0009]本专利技术的优点是提高脱胶效率，降低残留有机物含量；在压制成型的陶瓷球坯外部均匀裹上同类型胶水，再在胶水外裹上含5%wt氧化镱（Yb2O3）的氮化硅粉形成球壳，在脱胶时外部球壳先软化胶体挥发形成低浓度低压区域，引动球坯内部胶材向外部运动挥发；球壳的形成能够防止引入杂质，同时含氧化镱（Yb2O3）粉体球壳增强了导热性和均温，脱胶更充分；陶瓷球中不足0.311%有机胶的残留，在后续高温烧结时球坯中无气孔产生，球坯质量合格，满足生产需求，提高产品质量。
具体实施方式实施例1
[0010]取含胶量5.5%的陶瓷球（规格每粒1.1~1.2g）2000.7g，配置同种胶水200g，在陶瓷球外侧均匀包裹一层胶水后，投入含5%wt氧化镱（Yb2O3）氮化硅粉中滚动，形成一层球壳，再将带球壳的陶瓷球坯埋入粒径50μmm的氮化硅粉中，放入脱胶炉中进行脱胶烧结；烧结温度控制如下，室温加热90min到270℃，保温20min；加热30min到310℃，保温60min；加热30min到370℃，保温140min；加热30min到410℃，保温200min；加热50min到470℃，保温60min；加热30min到510℃，保温300min；
加热20min到530℃，保温90min；加热20min到550℃，保温90min；加热20min到570℃，保温90min；加热40min到610℃，保温60min；降温60min到510℃，继续自然降温；降温时继续排气300min后，完成脱胶；加热和降温过程中，始终保持以0.5MPa的压力向炉内充入氮气，并打开底部排胶阀；通过排胶阀排出的气体主要成分为氮气和有机胶水挥发形成的气体，由抽风机将气体抽入高温电炉的燃烧室经过900℃高温燃烧裂解成二氧化碳和水排出室外；燃烧过程中吸入空气助燃，并填埋惰性蜂窝陶瓷载体，使废气充分燃烧。
实施例2
[0011]取含胶量6%的陶瓷球（规格每粒0.75~0.85g）2000.3g，配置同种胶水200g，在陶瓷球外侧均匀包裹一层胶水后，投入含5%wt氧化镱（Yb2O3）氮化硅粉中滚动，形成一层球壳，再将带球壳的陶瓷球坯埋入粒径50μmm的氮化硅粉中，放入脱胶炉中进行脱胶烧结；烧结温度控制如下，室温加热90min到260℃，保温20min；加热30min到300℃，保温60min；加热30min到360℃，保温140min；加热30min到400℃，保温200min；加热50min到460℃，保温60min；加热30min到500℃，保温300min；加热20min到520℃，保温90min；加热20min到540℃，保温90min；加热20min到560℃，保温90min；加热40min到600℃，保温60min；降温60min到500℃，继续自然降温；降温时继续排气300min后，脱胶完成；加热和降温过程中，始终保持以0.5MPa的压力向炉内充入氮气，并打开底部排胶阀；通过排胶阀排出的气体主要成分为氮气和有机胶水挥发形成的气体，由抽风机将气体抽入高温电炉的燃烧室经过850℃高温燃烧裂解成二氧化碳和水排出室外；燃烧过程中吸入空气助燃，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺，其特征在于，在压制成型的陶瓷球坯外部均匀裹上同种胶水，再在胶水外裹上含5%wt氧化镱的氮化硅粉形成球壳，送入脱胶炉中烧结，在脱胶时外部球壳先软化胶体挥发形成低浓度低压区域，引动球坯内部胶材向外部运动挥发。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷球坯的脱胶工艺，其特征在于，使用同种胶水后，按照陶瓷球重量：胶重量=10:1的比例在球表面裹上胶水，然后将裹好胶的球放在含5%wt氧化镱的氮化硅粉中进行滚动，形成球壳；最后将带球壳的陶瓷球坯埋入粒径50μmm的氮化硅粉中，放入脱胶炉中进行脱胶烧结；脱胶烧结工艺温度曲线如下：室温加热90min到260℃
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10℃，保温20min；加热30min到300℃
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10℃，保温60min；加热30min到360℃
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10℃，保温140min；加热30min到400℃
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10℃，保温200min；加热50min到460℃
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10℃，保温60min；加热30min到500℃
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10℃，保温300min；加热20min到520℃
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10℃，保温90min；加热20min到540℃
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10℃，保温90min；加热20min到560℃
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10℃，保温90min；加热40min到600℃
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10℃，保温60min；降温60min到500℃

【专利技术属性】
技术研发人员：王嵘，沙小建，徐智成，吴汉凯，刘雨晨，
申请(专利权)人：江苏力星通用钢球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：