专利名称：高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管及其制造方法
技术领域：
本发明属于一种彩色包装纸箱印刷模切机用的新材料部件结构及其制造方法，具体说是一种网纹管及其制造方法，主要用于彩色包装纸箱印刷模切机中。
背景技术：
网纹管是彩色包装纸箱印刷模切机中的关键部件，每台印刷模切机需要4个网纹管，而且网纹管是耗材类产品。因此网纹管的市场大，前景十分广阔。目前，网纹管主要以传统的金属网纹管为主，传统的金属网纹管耐磨性能差，使用寿命短，通常只有10天左右，因此满足不了当今高速彩色包装纸箱印刷模切机的要求。近来国外(如美国、日本、欧洲)对传统的金属网纹管进行了改进，即采用在金属管表面进行氧化铝陶瓷涂层来制备网纹管，这种办法其耐磨性能虽有一定改善，陶瓷涂层网纹管虽比金属网纹管耐磨性能提高，但由于氧化铝陶瓷涂层与基底材料在热膨胀系数和弹性模量上的差异，存在的内应力导致使用过程中会出现微小裂纹，从而也会影响印刷质量，缩短了使用寿命，一般为一个月至两个月。而且国内自己还不能生产这种陶瓷涂层网纹管，几乎全部从国外进口，且价格昂贵，其平均价格达到7000元/件。因此很有必要对此加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有彩色包装纸箱印刷机网纹管的不足，开发一种耐磨性更好、使用寿命长，且成本低的新型彩色包装纸箱印刷模切机网纹管。
本发明的另一目的在于提供一种上述彩色包装纸箱印刷模切机网纹管的制造方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的一种彩色包装纸箱印刷模切机网纹管，其特征在于所述的网纹管为全陶瓷网纹管。根据网纹管对材料耐磨性、强度、韧性的要求，同时考虑降低制造成本，所述的全陶瓷网纹管是选择氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料来制备全陶瓷网纹管的，为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷；其重量和成本比氧化锆陶瓷低，但其耐磨性和强度与韧性又比氧化铝陶瓷涂层要好的多。本发明的产品三点弯曲强度≥500-600MPa；断裂韧性≥6.8-10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200-1500GPa。
本发明的制作采用凝胶注模成型工艺来制备全陶瓷网纹管，方法简便可行；但考虑到陶瓷网纹管尺寸较大，为避免排胶时开裂，成型时引入应力缓释剂来调节凝胶网络结构的强度和弹性模量，为避免干燥时因干燥速率控制不当导致产品变形和产生裂纹，提出一种新的干燥方法，即把成型脱模后的坯体置于聚乙二醇水溶液中进行干燥，试验表明这是一种有效的方法。同样为保证陶瓷网纹管烧结时不产生变形，采用立式烧结(包括吊烧)工艺，效果明显。所述的全陶瓷网纹管制造工艺流程为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷粉料制备—→球磨—→搅拌磨(引入分散剂、pH值调节)制取高固相陶瓷浆料—→凝胶注模—→干燥—→烧结—→研磨加工—→高精度陶瓷网纹管。
其中，所述的ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷粉料制备是将氧化锆粉料与氧化铝粉料按照任意比列进行混合(或按照100份氧化锆粉料∶20-80份氧化铝粉料进行配比)；所述的球磨是将氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料放入球磨机和搅拌机内进行粉碎；所述的搅拌磨制取高固相陶瓷浆料是将粉碎后的氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料置入搅拌机内按照100份混合料加入30-50份水进行搅拌，并加入按照100份混合料∶0.5-1份的一般陶瓷用的分散剂，同时进行pH值调节，pH值在5-6之间。从而制备出固相含量达到55vol％的复相陶瓷悬浮体；所述的凝胶注模是将高固相陶瓷浆料注入不含气孔的金属模具或塑料模具中成型；所述的干燥是将注模成型凝固的含水份陶瓷坯体在聚己二醇溶液中进行干燥；所述的烧结是将干燥后的注模成型陶瓷坯体置于梭式窑高温烧结窑炉烧结；所述的研磨加工是将烧结好的坯体放在研磨加工装置上进行陶瓷网纹管的内园外园研磨加工。
本发明的优点在于鉴于网纹管尺寸较大，一般外径为200-280mm，长度为1.6-2.2mm，且厚度较大；因此采用凝胶注模成型技术，工艺简便，灵活可靠。
为避免凝胶注模成型的大尺寸厚截面陶瓷产品在干燥或脱脂过程中因内应力集中产生裂纹等缺陷，可引入少量应力缓释剂，或在聚己二醇水溶液中进行干燥，从而可有效解决陶瓷网纹管坯体的裂纹问题。
采用比较成熟的凝胶注模成型技术，工艺简便，制造成本较低。由于该产品尺寸大，为避免成型坯体干燥开裂；在聚己二醇水溶液中进行干燥，从而有效解决陶瓷网纹管坯体的干燥裂纹问题。通常凝胶注模成型产品一般采用阴干或加热干燥，由于应力不均匀，容易导致大尺寸陶瓷产品开裂。为避免排胶过程中产生裂纹等缺陷，成型坯体中引入少量应力缓释剂，来调节有机单体聚合交联网络结构的强度和弹性模量，效果明显。
本项目采用ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷来制备全陶瓷网纹管，从而克服了金属与陶瓷涂层由于热膨胀系数和弹性模量上的差异产生内应力导致使用过程中会出现微小裂纹的问题。此外，由于ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷材料的强度、韧性和耐磨性比氧化铝陶瓷涂层更好，因此全陶瓷网纹管的使用寿命更长，同时全陶瓷网纹管的重量也要小于金属陶瓷网纹管。
具体实施例方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一一种彩色包装纸箱印刷机网纹管，所述的网纹管为全陶瓷网纹管。根据网纹管对材料耐磨性、强度、韧性的要求，同时考虑降低制造成本，所述的全陶瓷网纹管是选择氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料来制备全陶瓷网纹管的，为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷；本发明的制作采用凝胶注模成型工艺来制备全陶瓷网纹管，所述的全陶瓷网纹管制造工艺流程为1、将氧化锆粉料与氧化铝粉料按照按照100份氧化锆粉料∶20份氧化铝粉料进行配比混合，形成混合料；2、氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料放入球磨机和搅拌机内进行磨细和均匀混合；3、将磨细均匀的氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料置入搅拌机内按照100份混合料加入30份水进行搅拌，并加入按照100份混合料∶0.5份的一般陶瓷用的分散剂，同时进行pH值调节，pH值在5-6之间。从而制备出固相含量达到55vol％的复相陶瓷悬浮体；4、将取高固相陶瓷浆料注入凝胶注模成型模具中凝固成型；5、所述的干燥是将注模成型后的胚体在聚己二醇溶液中进行干燥；6、将干燥后的注模成型陶瓷生坯体置于梭式窑高温烧结窑炉烧结；7、将烧结好的坯体放在研磨加工装置上进行陶瓷网纹管的内园外园研磨加工，从而制得本发明产品。
按照本实施例制得的产品三点弯曲强度(MPa)≥500MPa；断裂韧性≥6.8MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200。
实施例二一种彩色包装纸箱印刷机网纹管，所述的网纹管为全陶瓷网纹管。根据网纹管对材料耐磨性、强度、韧性的要求，同时考虑降低制造成本，所述的全陶瓷网纹管是选择氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料来制备全陶瓷网纹管的，为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷；本发明的制作采用凝胶注模成型工艺来制备全陶瓷网纹管，所述的全陶瓷网纹管制造工艺流程为1、将氧化锆粉料与氧化铝粉料按照按照100份氧化锆粉料∶80份氧化铝粉料进行配比混合，形成混合料；2、氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料放入球磨机和搅拌机内进行粉碎；3、将粉碎后的氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料置入搅拌机内按照100份混合料加入50份水进行搅拌，并加入按照100份混合料∶1份的一般陶瓷用的分散剂，同时进行pH值调节，pH值在5-6之间。从而制备出固相含量达到55vol％的复相陶瓷悬浮体；4、将取高固相陶瓷浆料注入凝胶注模成型模具中凝固成型；5、所述的干燥是将注模成型的坯体在聚己二醇溶液中进行干燥或脱脂；6、将干燥或脱脂后的注模成型陶瓷坯体置于梭式窑高温烧结窑炉烧结；7、将烧结好的坯体放在研磨加工装置上进行陶瓷网纹管的内园外园研磨加工，制得本发明产品。
按照本实施例制得的产品三点弯曲强度(Mpa)≥600MPa；断裂韧性≥10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1500。
权利要求
1.高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管，其特征在于所述的网纹管为全陶瓷网纹管。
2.如权利要求1所述的全陶瓷网纹管，其特征在于所述的全陶瓷网纹管是选择氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料来制备全陶瓷网纹管的，为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷。
3.如权利要求1所述的全陶瓷网纹管，其特征在于所述的全陶瓷网纹管三点弯曲强度≥500-600MPa；断裂韧性≥6.8-10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200-1500。
4.一种用于制作如权利要求1所述高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于采用凝胶注模成型工艺来制备全陶瓷网纹管；且为避免排胶时开裂，成型时引入应力缓释剂来调节凝胶网络结构的强度和弹性模量，为避免干燥时因干燥速率控制不当导致产品变形和产生裂纹，干燥时把成型脱模后的坯体置于聚乙二醇水溶液中进行干燥，同样为保证陶瓷网纹管烧结时不产生变形，采用立式烧结工艺。
5.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的全陶瓷网纹管制造工艺流程为ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷粉料制备—→球磨—→搅拌磨(引入分散剂、pH值调节)制取高固相陶瓷浆料—→凝胶注模—→干燥—→烧结—→研磨加工—→高精度陶瓷网纹管。
6.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷粉料制备是将氧化锆粉料与氧化铝粉料按照任意比列进行混合(或按照100份氧化锆粉料∶20-80份氧化铝粉料进行配比)。
7.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的球磨是将氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料放入球磨机和搅拌机内进行粉碎磨细；所述的搅拌磨制取高固相陶瓷浆料是将粉碎后的氧化锆粉料与氧化铝粉料混合料置入搅拌机内按照100份混合料加入30-50份水进行搅拌，并加入按照100份混合料0.5-1份的一般陶瓷用的分散剂，同时进行pH值调节，pH值在5-6之间。从而制备出固相含量达到55vol％的复相陶瓷悬浮体。
8.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的凝胶注模是将取高固相陶瓷浆料注入凝胶注模成型的模具中凝固成型。
9.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的干燥是将注模成型的陶瓷坯体在聚己二醇水溶液中进行干燥或脱脂。
10.如权利要求4所述的高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管的制造方法，其特征在于所述的烧结是将干燥或脱脂后的注模成型的陶瓷坯体置于梭式窑高温烧结窑炉烧结。
全文摘要
高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管及其制造方法，根据网纹管对材料耐磨性、强度、韧性的要求，同时考虑降低制造成本，选择氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料来制备全陶瓷网纹管，为ZrO
文档编号C04B35/10GK101073939SQ200710035170
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者李顺禄, 朱志超, 洪伟强 申请人:湖南华联特种陶瓷有限公司