一种陶瓷球快速烧结的方法
【专利摘要】本发明提供了一种陶瓷球快速烧结的方法，包括以下主要步骤：(1)混配料：将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照一定比例称取，放入球磨筒中混合一段时间，经过喷雾干燥制粒后得到混合料；(2)压制：将混合料在自动成型压机上模压成型；(3)放电等离子烧结：将成型压坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中烧结获得陶瓷球。本发明的制备方法，采用放电等离子烧结方法制备陶瓷球，升温速率块，烧结时间短，烧结温度低、能耗少，可以实现陶瓷球的快速烧结。
【专利说明】
一种陶瓷球快速烧结的方法
技术领域
[0001]本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种陶瓷球快速烧结的方法。
【背景技术】
[0002]陶瓷材料具有低密度、高强度、高弹性模量、耐高温和耐腐蚀的优良特性。因此，陶瓷球可用于特殊环境或要求下的轴承球、阀球、检测仪器测头用球等。
[0003]常见的陶瓷球的烧结方法为无压烧结和气压烧结。无压烧结即在烧结过程中不加压，通过高温烧结致密化。因此无压烧结工艺烧结时间长、烧结温度高，陶瓷球致密化程度低，不能满足高性能陶瓷球的需求。气压烧结是通过在高温烧结过程中施加一定压力的气氛，促进陶瓷球的烧结致密化。气压烧结由于压力较低，一般在2 - 5MPa，因此烧结温度较高，生产周期长，能耗大，生产效率低。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种陶瓷球快速烧结的方法，通过放电等离子烧结工艺制备陶瓷球。该方法采用电脉冲加热，能够使陶瓷材料快速升温，具有很高的烧结活化效应。放电等离子烧结工艺升温速率快、烧结时间短、烧结温度低、能耗少，有利于提高生产效率。
[0005]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种陶瓷球快速烧结的方法，包括如下步骤:
[0006](I)混配料:将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照比例称取，放入球磨筒中，加入磨介球和分散介质，混合后进行喷雾干燥制粒，得到混合料；
[0007](2)压制:将混合料在自动成型压机上模压成型，制得球坯；
[0008](3)放电等离子烧结:将成型球坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中经过加热加压烧结获得陶瓷球。
[0009]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0010]前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述的陶瓷粉末是A1203、SiC或Si3N4的任意一种；其中Al2O3的烧结助剂粉末是T1 2、S12, CaO或高岭土的一种或几种；SiC和Si3N4的烧结助剂粉末以是Y203、Al2O3或TiC的一种或几种；所述烧结助剂粉末称取的比例为
4~ 12%。
[0011]前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，球磨时的磨介球材质为Al2O3或Si 3N4，分散介质为无水乙醇；球料比为2:1(重量比)，固液比为1:2(体积比)。
[0012]前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述压制成型的压力为50_100MPa。
[0013]前述的一种陶瓷球快速烧结的方法，所述放电等离子烧结加热时的升温速率为200 ~ 4000C /min，烧结温度为 1000 ~ 1500°C，压力为 10_40MPa。
[0014]本发明具有如下有益效果:本发明采用放电等离子烧结工艺制备陶瓷球，解决了目前无压烧结和气压烧结工艺烧结温度高、生产周期长、能耗高的缺点，实现了陶瓷球的快速烧结，缩短了生产周期。
【具体实施方式】
[0015]以下参照具体的实施例来说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
[0016]实施例1
[0017](I)混配料:将95% Al2O3粉末、2% CaO粉末、3%高岭土按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氧化铝磨介球，球料比为2:1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1:2(体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；
[0018](2)压制:将步骤⑴所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；
[0019](3)烧结:将步骤(2)所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200°C /min，烧结温度为1200°C，压力为25MPa，保温时间为5min，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。
[0020]对按此方法制备的氧化铝陶瓷球进行性能检测，致密度为99%，硬度HVlO为
1600ο
[0021]实施例2:。
[0022](I)混配料:将92% S iC粉末、5% Y203、3% Al2O3粉末按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氮化硅磨介球，球料比为2:1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1:2 (体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；
[0023](2)压制:将步骤(I)所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；
[0024](3)烧结:将步骤⑵所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200°C /min,烧结温度为1500°C，压力为25MPa，保温时间为lOmin，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。
[0025]对按此方法制备的SiC陶瓷球进行性能检测，致密度为98.5%，硬度HVlO为1700ο
[0026]实施例3:。
[0027](I)混配料:将92% S i3N4粉末、4% Y 203、4% Al2O3粉末按照重量比称好，放入球磨筒中。加入氮化硅磨介球，球料比为2:1(重量比)。加入无水乙醇，固液比为1:2 (体积比)。球磨40h后通过喷雾干燥塔进行喷雾干燥制粒，制成混合料；
[0028](2)压制:将步骤(I)所得的混合料在自动成型压机上模压成型，压制压力为80MPa，陶瓷球压坯；
[0029](3)烧结:将步骤⑵所得的球坯装入相应尺寸的石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中烧结，升温速率为200°C /min,烧结温度为1500°C，压力为25MPa，保温时间为lOmin，停止加热后随炉冷却到室温，获得陶瓷球。
[0030]对按此方法制备的Si3N4陶瓷球进行性能检测，致密度为98.5%，硬度HVlO为1400ο
[0031]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)混配料:将陶瓷粉末与烧结助剂粉末按照比例称取，放入球磨筒中，加入磨介球和分散介质，混合后进行喷雾干燥制粒，得到混合料； (2)压制:将混合料在自动成型压机上模压成型，制得球坯； (3)放电等离子烧结:将成型球坯装入石墨模具，放在等离子烧结炉中经过加热加压烧结获得陶瓷球。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉末是A1203、SiC或Si3N4的任意一种；其中Al 203的烧结助剂粉末是T1 2、S12, CaO或高岭土的一种或几种；SiC和Si3N4的烧结助剂粉末以是Y 203、Al2O3或TiC的一种或几种；所述烧结助剂粉末称取的比例为4-12%。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，球磨时的磨介球材质为Al2O3或Si 3N4，分散介质为无水乙醇；球料比为2:1(重量比)，固液比为1:2 (体积比)。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，压制成型的压力为 50-100MPa。5.根据权利要求1所述的一种陶瓷球快速烧结的方法，其特征在于，放电等离子烧结加热时的升温速率为200-400°C /min，烧结温度为1000-1500°C，压力为10_40MPa。
【文档编号】C04B35/10GK106007676SQ201510526535
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年8月25日
【发明人】丁超, 高学昆
【申请人】洛阳新巨能高热技术有限公司