专利名称：立式洁净烧结制备陶瓷管的工艺方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷管的烧制方法，具体涉及如氧化锆陶瓷管、β-氧化铝电介质陶瓷 管、BCFN透氧膜介质陶瓷管等特种陶瓷管的烧制方法。
背景技术：
随着技术与经济的飞速发展，某些特种功能性应用的陶瓷管制品如氧化锆陶 瓷管、钠硫电池用氧化铝电介质陶瓷管、焦炉煤气副产品氧化重整制氢装置所需的 BCFN( 一种合成的特种多晶化合物)透氧膜介质陶瓷管等等的市场需求越来越大。这些特种陶瓷管烧结制成的普遍特点，一是要求高温环境至1600°C左右进行烧 结；二是要求高温环境气氛洁净(如干净空气、富氧空气或与其基体相适应的特殊气氛等 等)；三是烧结致密的温度带较窄，如要求温度范围在TS士(5 10°C )，TS为烧结温度的标 准值，超出此温度范围可能导致烧结不足或烧结过度；四是采用现有的平躺放置烧结工艺 时，因其纵向与横向均会收缩，加之自重原因会导致陶瓷管成品弯曲、变扁等致命缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在高温窑炉内烧结制备陶瓷管的工艺方法， 以克服现有技术窑内温差大、陶瓷管易变形以及难以维持某一特定气氛等缺陷。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种立式洁净烧结制备陶瓷 管的工艺方法，将待烧结的陶瓷素坯管直立悬挂在一个管状的坩埚内，所述坩埚由氧化镁 耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成，陶瓷素坯管与坩埚的内壁不接触，将上述坩埚连 同陶瓷素坯管一起置于高温窑炉中进行烧结，制得所述陶瓷管。优选地，在所述待烧结的陶瓷素坯管上端预制一个直径大于坩埚内径的凸头，陶 瓷素坯管插入坩埚内，所述凸头座落在坩埚的上沿，使陶瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好 出炉后，将所述凸头去除。优选地，在所述待烧结的陶瓷素坯管上端预制一个直径大于坩埚内径的喇叭口， 在坩埚的上沿放置一个套环，所述套环与待烧结的陶瓷素坯管同材质，陶瓷素坯管插入坩 埚内，所述喇叭口与套环相配合，使陶瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好出炉后，将所述喇 叭口去除。进一步地，所述喇叭口的开口角度为35°、5°优选地，在所述待烧结的陶瓷素坯管上端同一直线上预设一对沿直径方向的通 孔，通孔内插入一根由耐火材料制成的棒销作为吊棒，陶瓷素坯管插入坩埚内，所述吊棒的 两端搭在坩埚的上沿，使陶瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好出炉后，将陶瓷管上端带有通 孔的一段去除。进一步地，所述坩埚的下端设有埚底，陶瓷素坯管的下端与埚底之间留有空隙，所 述空隙内放置气氛挥发物质；坩埚上面盖有一个埚盖，将陶瓷素坯管完全封闭在坩埚与埚 盖围成的空腔中，埚盖也由氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成。
本发明的有益效果是将陶瓷素坯管直立悬挂在一个氧化镁耐火材料或重结晶碳 化硅耐火材料坩埚内进行烧结，不会受外力作用而发生横向类似弯曲、变扁等变形，由于氧 化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料具有很好的导热性能，在坩埚内部可以营造一个均 温的烧结环境，有利于保证特种陶瓷管烧结时对温度范围的苛刻要求；由于氧化镁耐火材 料或重结晶碳化硅耐火材料具有高温化学性能稳定、荷重软化温度极高(高于1750°C )、自 身耐火度极高(高于2000°C )、高温时导热系数仍较大的优点，能够发挥其作为支撑管、气 氛密闭保持管以及作为均温管的多重优势与作用。对于烧结时有特定气氛要求的陶瓷管， 本发明也能以简单有效的方式实现特定气氛。实验证明，本发明不仅能够烧制出符合要求 的特种陶瓷管，而且成本也较低。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明中陶瓷素坯管一种烧制状态的示意图。图2是本发明中陶瓷素坯管在坩埚内的另一种悬挂方式的示意图。图3是本发明中陶瓷素坯管另一种烧制状态的示意图。图4是本发明中一种陶瓷素坯管的形状示意图。图5是与图4所示陶瓷素坯管相配合的套环的示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明一种立式洁净烧结制备陶瓷管的工艺方法是，在待烧结的陶 瓷素坯管1的上端预制一个凸头11 ；然后将待烧结的陶瓷素坯管1插入一个管状的坩埚2 内，陶瓷素坯管1与坩埚2的内壁不接触，由于凸头11的直径大于坩埚2的内径，因此凸头 11就座落在坩埚2的上沿，使陶瓷素坯管1直立悬挂在坩埚2内，坩埚2由氧化镁耐火材料 或重结晶碳化硅耐火材料制成；将上述坩埚2连同陶瓷素坯管1 一起置于窑底内平面3上， 在高温窑炉中进行烧结，即可制得陶瓷管。烧好出炉后，将凸头11锯掉即可。在上述实施例中，设置一个凸头11是为了将待烧结的陶瓷素坯管自由地直立悬 挂在坩埚2内。显然，还可以采用其它方式将陶瓷素坯管悬挂在坩埚2内，比如如图2所示 的方式，在待烧结的陶瓷素坯管1上端预设一对沿直径方向的通孔，通孔内插入一根由氧 化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成的棒销作为吊棒7，然后将陶瓷素坯管1插入 坩埚2内，吊棒7的两端搭在坩埚2的上沿，使陶瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好出炉后， 将陶瓷管1上端带有通孔的一段锯掉即可。通孔的中心位置以离陶瓷素坯管上端面25 35mm、通孔直径4 6mm为理想选择范围，吊棒7的直径较通孔直径小0. 2mm较理想。图3所示是本发明的另一种实施例，在待烧结的陶瓷素坯管1上端预制一个直径 大于坩埚内径的喇叭口 12，在坩埚2的上沿放置一个套环5，套环5与待烧结的陶瓷素坯 管1同材质；坩埚2的下端设有埚底22，陶瓷素坯管1的下端与埚底22之间留有空隙，该 空隙内放置气氛挥发物质6 ；然后，将陶瓷素坯管1插入坩埚2内，喇叭口 12与套环5相配 合，使陶瓷素坯管1直立悬挂在坩埚2内，坩埚2的上沿处设计有肩沿21 (即上沿口加厚设 计)，坩埚2的上面盖有一个埚盖4，将陶瓷素坯管1完全封闭在坩埚2与埚盖4围成的空 腔中，埚盖4也由氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成；然后，放入高温窑炉中进行烧结，在烧结过程中，气氛挥发物质6可以在陶瓷素坯管1的周围营造所需要的特定烧结 气氛；坩埚2与埚盖4共同形成一个能产生特定气氛，且相对密闭的保持此特定气氛和均温 的装置；烧好出炉后，将喇叭口 12去除即可。该实施例具有以下突出的有益效果1、通过同材质的陶瓷素坯套环5悬挂陶瓷素坯管1。利用同种材料在高温烧结过 程中具有相同的线收缩行为特性，可以有效防止陶瓷素坯管悬挂头收缩下滑，确保陶瓷素 坯管在整个烧结过程中均处于垂直悬挂状态，保证其烧结成品的直线度。2、采用管状的氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料坩埚2。利用氧化镁耐火 材料或重结晶碳化硅耐火材料高温化学性能稳定，荷重软化温度极高(高于1750°C )，自身 耐火度极高(高于2000°C )，高温时导热系数仍较大的优点，能够发挥其作为支撑管、气氛 密闭保持管以及作为均温管的多重优势与作用。3、采用的管状坩埚2可以根据待烧结管的长度，由多段带对应阴阳子口的短管套 叠拼接而成；也可做成多段多腔室，套叠成多腔室的支持管结构，满足大型窑炉每次烧结多 根陶瓷管的需要，大大提高产能。4、在坩埚2内充填(散放)特定气氛挥发物质6以产生特定气氛的方法简单实用， 可以高效、低成本地满足特定烧结气氛要求。5、陶瓷素坯管上端采用喇叭口设计，使陶瓷素坯管在烧结过程中处于自由支撑状 态，不会因烧结收缩时而导致弯曲、变扁等缺陷。喇叭口 12的开口角度以35°、5°为理 想选择范围，如图4所示，具体依照陶瓷管管径、管长、材质密度、壁厚(或总体自重)及烧 结收缩率大小等因素调整，套环5的内孔也设置与喇叭口 12相同的开口角度，如图5所示。
权利要求
1.一种立式洁净烧结制备陶瓷管的工艺方法，其特征是将待烧结的陶瓷素坯管直立 悬挂在一个管状的坩埚内，所述坩埚由氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成，陶 瓷素坯管与坩埚的内壁不接触，将上述坩埚连同陶瓷素坯管一起置于高温窑炉中进行烧 结，制得所述陶瓷管。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是在所述待烧结的陶瓷素坯管上端预制 一个直径大于坩埚内径的凸头，陶瓷素坯管插入坩埚内，所述凸头座落在坩埚的上沿，使陶 瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好出炉后，将所述凸头去除。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是在所述待烧结的陶瓷素坯管上端预制 一个直径大于坩埚内径的喇叭口，在坩埚的上沿放置一个套环，所述套环与待烧结的陶瓷 素坯管同材质，陶瓷素坯管插入坩埚内，所述喇叭口与套环相配合，使陶瓷素坯管直立悬挂 在坩埚内，烧好出炉后，将所述喇叭口去除。
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征是所述喇叭口的开口角度为35°、5°。
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是在所述待烧结的陶瓷素坯管上端预设 一对沿直径方向的通孔，通孔内插入一根由耐火材料制成的棒销作为吊棒，陶瓷素坯管插 入坩埚内，所述吊棒的两端搭在坩埚的上沿，使陶瓷素坯管直立悬挂在坩埚内，烧好出炉 后，将陶瓷管上端带有通孔的一段去除。
6.根据权利要求1-5任一项所述的工艺方法，其特征是所述坩埚的下端设有埚底，陶 瓷素坯管的下端与埚底之间留有空隙，所述空隙内放置气氛挥发物质；坩埚上面盖有一个 埚盖，将陶瓷素坯管完全封闭在坩埚与埚盖围成的空腔中，埚盖也由氧化镁耐火材料或重 结晶碳化硅耐火材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种立式洁净烧结制备陶瓷管的工艺方法，将待烧结的陶瓷素坯管直立悬挂在一个管状的坩埚内，所述坩埚由氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料制成，陶瓷素坯管与坩埚的内壁不接触，将上述坩埚连同陶瓷素坯管一起置于高温窑炉中进行烧结，制得所述陶瓷管。本发明将陶瓷素坯管直立悬挂在一个氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料坩埚内进行烧结，不会受外力作用而变形，由于氧化镁耐火材料或重结晶碳化硅耐火材料具有很好的导热性能，在坩埚内部可以营造一个均温的烧结环境，有利于保证特种陶瓷管烧结时对温度范围的苛刻要求；管状的坩埚能够发挥其作为支撑管、气氛密闭保持管以及作为均温管的多重优势与作用。对于烧结时有特定气氛要求的陶瓷管，本发明也能以简单有效的方式实现特定气氛。
文档编号C04B35/64GK102101777SQ20091020154
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者董剑青 申请人:淮杰电热科技(上海)有限公司