一种多气份微波烧结炉的制作方法

本实用新型涉及一种烧结炉，尤其涉及一种多气份微波烧结炉。

背景技术：

烧结，是指把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金（如硬质合金）、耐火材料、超高温材料等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布，进而影响材料的性能。

微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法，其是利用微波加热来对材料进行烧结，它同传统的加热方式不同，微波烧结具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，提高生产效率和缩短了生产时间，在一定程度上还能缩短几个生产周期。

现有的微波烧结工艺一般是先将粉末状物料进行配料并加入有机粘接剂（如石蜡、酒精或是石蜡与酒精的混合物）后得到混合料，再对混合料进行压制成型制得毛坯料件，然后烘干将有机粘接剂脱离出来，最后再进行烧结。但是，在进行烧结时，往往升温很慢，需要先通过另外的发热体进行预加热，当温度上升到一定程度后，才能通过微波进行烧结。这样，就延长了生产时间，降低了生产效率且提高了生产成本。

公开号为CN107774993A，公开日为2018年3月9日的中国发明专利公开了一种硬质合金炉头的制备方法，其包括以下步骤：1）、6.0-13.2重量%的钴和86.3-93.5重量%的碳化钨，所述硬质合金的平均晶粒度为 0.6-1.0μm，结构均匀，硬度为HRA91.5-93.0，抗弯强度为3000-4500Mpa，断裂韧性值9- 15MPam1/2，以WC/Co复合粉为原料搅拌球磨13-20小时得到混合料；2）压制；3）脱蜡；4）低压烧结。

公开号为CN107287460A，公开日为2017年10月24日的中国发明专利公开了一种硬质合金的制备方法，其包括步骤：1)、将WC粉体、Co粉体、稀土和碱土分别溶入液相分散介质后，倒入混料桶，并混合均匀 制得混合体；2)、将所述混合体放入球磨机球磨36-40h，在100℃下真空干燥、然后加入料浆搅拌后干燥，用筛子过筛，制成料粒；3)、将料粒压制成型、脱蜡，然后在1200℃-1300℃的条件下真空烧结，制得硬质合金。

上述专利文献中均是先进行脱蜡再进行烧结的，这样均会存在生产时间长，生产效率低、生产成本高等问题。

综上，如何设计一种多气份微波烧结炉，使其能迅速升温，不需要另外增加发热体进行预加热，缩短生产时间，降低生产成本，提高生产效率是急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种多气份微波烧结炉，其能迅速升温，不需要另外增加发热体进行预加热，缩短了生产时间，降低了生产成本，提高了生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

一种多气份微波烧结炉，包括炉体，所述多气份微波烧结炉还包括设置在炉体顶部上的波导管和设置在炉体侧部上的真空管道，真空管道的一端通过阀门一与真空源连接，真空管道的另外一端与炉体内部连通，波导管的一端与微波源连接，波导管的另外一端与炉体内部连通，在炉体的底部还设置有带有阀门二的引流管。

优选的，波导管的一端与微波源连接，波导管的另外一端通过接头管与炉体内部连通；在波导管与接头管之间还设置有玻璃隔板，通过玻璃隔板将波导管的内腔和接头管的内腔分隔开来。

优选的，所述接头管为圆锥台状，圆锥台状接头管的小头端靠近波导管一侧，圆锥台状接头管的大头端靠近炉体一侧。

优选的，所述炉体包括一端封闭，另外一端开口的圆形筒体和设置在圆形筒体开口端上的炉门；圆形筒体水平设置，真空管道的另外一端连接在圆形筒体的封闭一端上，在炉门和圆形筒体开口端之间还设置有用于将炉门锁紧在圆形筒体开口端上的锁紧机构。

优选的，所述锁紧机构包括锁紧楔块一和压紧套体；锁紧楔块一固接在圆形筒体开口端的外周部上，所述压紧套体包括套体、设置在套体一端上的锁紧楔块二和设置在套体另外一端上的压块；锁紧时，转动套体通过锁紧楔块一和锁紧楔块二相配合带动套体移动，从而利用套体上的压块将炉门压紧在圆形筒体开口端上；解锁时，反向转动套体通过锁紧楔块一和锁紧楔块二相配合带动套体反向移动，从而使得套体上的压块松开对炉门的压紧。

优选的，所述锁紧楔块一和锁紧楔块二均包括环状本体和沿环状本体周向上依次设置在环状本体一侧部上的多个楔型块；锁紧楔块一中多个楔形块的斜面与锁紧楔块二中多个楔形块的斜面相配合接触，当锁紧时，转动套体通过锁紧楔块一中多个楔形块斜面和锁紧楔块二中多个楔形块斜面相配合带动套体沿套体的轴向移动，从而利用套体上的压块将炉门压紧在圆形筒体开口端上；当解紧时，反向转动套体通过锁紧楔块一中多个楔形块和锁紧楔块二中多个楔形块相配合带动套体沿套体的轴向反向移动，从而使得套体上的压块松开对炉门的压紧。

优选的，所述压块设置有多个，多个压块沿套体的周向依次设置在套体的另外一端上；炉门为圆形，沿圆形炉门的周向在圆形炉门外周部上依次设置有多个凸块；当锁紧时，是利用压紧套体上多个压块分别与炉门上多个凸块相接触，从而将炉门压紧在圆形筒体开口端上的。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型在烧结前期利用毛坯料件中的有机粘接剂、碳元素和微波相互配合作用，迅速提升烧结炉内前期温度，将毛坯料件的介电常数和吸波能力迅速提升到一个较高值，完成辅助升温的作用，然后再利用微波和吸波能力较强的碳化钨毛坯料件中碳元素继续作用，以到达烧结温度完成烧结。因此，本实用新型能由里到外迅速而均匀的升温，不需要另外增加发热体进行预加热，缩短了生产时间，降低了生产成本，提高了生产效率。在烧结炉上还设置有进气管，通过进气管往烧结炉内充入气体，以保证烧结炉内的正压状态，这样能使得烧结炉内的气压大于外界大气压，保证了外界的氧气不会进入到烧结炉内，从而保证了烧结炉内的混合料不会被氧气氧化。通过在波导管与接头管之间设置玻璃隔板、将接头管设置圆锥台状且圆锥台状接头管的小头端靠近波导管一侧，圆锥台状接头管的大头端靠近炉体一侧以及将炉体设置为圆形筒体且炉体水平设置，从而使得本实用新型能将微波的恒温场控制在位于炉体内的炉膛处，即能使得炉膛中的混合料在恒温场的环境下进行均匀加热烧结，从而进一步提高了产品的质量。通过设置锁紧机构，能对炉门实现快速锁紧和解锁，进一步提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中微波烧结炉的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中微波烧结炉被局部剖开后的立体结构示意图；

图3为图2中位于接头管处的局部立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例中炉体的轴向剖视结构示意图；

图5为图4中A部的放大结构示意图；

图6为图2中位于锁紧机构处的局部立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例中锁紧楔块一和锁紧楔块二相互配合的原理结构示意图；

图8为本实用新型实施例中锁紧楔块二的立体结构示意图；

图9为图2中位于炉门处的局部立体结构示意图；

图中：1. 炉体，111. 圆形筒体，112. 炉门，113. 凸块，2. 波导管，3. 真空管道，4. 引流管，5. 支撑架，6. 保温层，7. 炉膛，8. 接头管，9. 玻璃隔板，10. 顶部连接管，11. 冷凝塔，12. 锁紧楔块一，13. 套体，14. 锁紧楔块二，15. 压块，16. 环状本体，17. 楔型块，K1.通孔一，K2.通孔二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例：本实施例首先公开一种微波烧结方法，其是将带有有机粘接剂的碳化钨混合料制备的毛坯料件直接通过微波加热，利用微波和毛坯料件中的有机粘接剂及毛坯料件中碳元素相互配合提高毛坯料件的介电常数，从而提高毛坯料件的吸波能力，进行非金属间的摩擦，以使得烧结炉的炉内温度迅速升温进行烧结的。

申请人经过长期的试验和研究分析发现，在现有电阻加热和微波加热技术中，是将有机粘接剂先从混合料中脱离出来（如脱蜡）后才进行烧结的，当开启微波对混合料进行加热时，由于在常温下单纯的混合料的介电常数较低，此时混合料的吸波能力也较弱，从而使得烧结炉内温度升温较慢，往往需要十多个小时，才能将温度升上来。因此，在现有技术中，需要通过发热体先将炉内温度升上来后，才能利用微波进行正式烧结。而本实施例是将带有有机粘接剂的碳化钨混合料制备的毛坯料件直接进行多气份一体烧结，由于有有机粘接剂的存在，有机粘接剂中的碳氢化合物会吸收微波同时利用毛坯料件中碳元素吸收微波，从而能提高毛坯料件的介电常数，提高毛坯料件的吸波能力，以使得烧结炉前期的炉内温度迅速升温，在升温的过程中，有机粘接剂被汽化从毛坯料件中脱离出来，当有机粘接剂完全被汽化后，此时炉内温度已达到较高值，毛坯料件的介电常数和吸波能力也达到了较高值，因此，此时不再需要有机粘接剂提进行辅助升温了，而是可以直接通过微波和毛坯料件中的碳元素的继续作用，使得炉内温度达到烧结温度，从而完成烧结过程。本实施例在烧结前期利用碳化钨毛坯料件中的有机粘接剂、碳元素和微波相互配合作用，迅速提升烧结炉内前期温度，将毛坯料件的介电常数和吸波能力迅速提升到一个较高值，完成辅助升温的作用，然后再利用微波和吸波能力较强的碳化钨毛坯料件中碳元素继续作用，以到达烧结温度完成烧结。因此，本实用新型能迅速由里到外均匀升温，不需要另外增加发热体进行预加热，缩短了生产时间，降低了生产成本，提高了产品的质量和生产效率。在本实施例中，微波源一般采用245MHz至915MHz频率的。

将微波源通过波导管与烧结炉连通，将真空源通过真空管道与烧结炉连通，在烧结炉的底部设置一个引流管，引流管连接蓄管将流出的液体进行存储；

微波烧结方法的具体步骤为：

1）、将带有有机粘接剂的碳化钨混合料制备的毛坯料件放置到烧结炉内部；

2）、开启微波源，在前期升温过程中，毛坯料件中会有部分有机粘接剂流出，部分流出的有机粘接剂通过引流管流出，同时利用微波和毛坯料件中的有机粘接剂及毛坯料件中碳元素相互配合使得烧结炉内部迅速升温；

3）、观察烧结炉内温度，当烧结炉内温度上升到较高温度（700至850℃）时，此时毛坯料件的介电常数和吸波能力达到了较高值且毛坯料件中的有机粘接剂完全被汽化，再通过真空管道将汽化后的有机粘接剂吸出；

4）、通过微波与介电常数和吸波能力较高的毛坯料件中非金属碳相互作用进行继续加热，观察烧结炉内温度，当烧结炉内温度上升至烧结温度（1350至1400℃）时，保持烧结炉内恒温一段时间（0.5至1小时），然后关闭微波源，使得烧结炉内温度冷却至常温，完成烧结。

在烧结炉上还设置有进气管，通过进气管往烧结炉内充入气体，以保证烧结炉内的正压状态。这样能使得烧结炉内的气压大于外界大气压，保证了外界的氧气不会进入到烧结炉内，从而保证了烧结炉内的混合料不会被氧气氧化。

如图1和图2所示，本实施例还公开一种根据如上所述的微波烧结方法进行烧结的多气份微波烧结炉，包括炉体1，所述微波烧结炉还包括设置在炉体1顶部上的波导管2和设置在炉体1侧部上的真空管道3，真空管道3的一端通过阀门一与真空源（图中未示出）连接，真空管道3的另外一端与炉体1内部连通，波导管2的一端与微波源（图中未示出）连接，波导管2的另外一端与炉体1内部连通，在炉体1的底部还设置有带有阀门二（图中未示出）的引流管4。

微波烧结方法的具体步骤为：

1）、将带有有机粘接剂的混合料放置到炉体1内部；

2）、开启微波源，关闭阀门一，开启阀门二，使得部分有机粘接剂通过引流管4流出；

3）、观察炉内温度，当炉内温度上升到700至850℃时，关闭阀门二，开启阀门一，使得汽化后的有机粘接剂被真空管道3吸出；

4）、通过微波继续加热，观察炉内温度，当炉内温度上升至1350至1400℃时，保持炉内恒温0.5至1小时，然后关闭微波源，使得炉内冷却至常温，完成烧结。

在炉体1的内部设置有支撑架5，在支撑架5上设置有带有保温层6的炉膛7，压制成型后的混合料放置在炉膛7内进行烧结。保温层可采用保温棉，炉膛采用刚玉材料制成。在保温层和炉膛的侧部开有通孔一K1，在保温层和炉膛的底部开有通孔二K2。

如图3所示，波导管2的一端与微波源（图中未示出）连接，波导管2的另外一端通过接头管8与炉体1内部连通；在波导管2与接头管8之间还设置有玻璃隔板9，通过玻璃隔板9将波导管2的内腔和接头管8的内腔分隔开来。这样能利于微波的扩散，保证微波扩散的均匀性。在本实施例中，玻璃隔板采用石英玻璃制成。波导管2为方形管，与接头管8相连接且设置在炉体1顶部上的顶部连接管10为圆形管，因此，接头管8为方圆接头管，即与波导管2相连接的一端端部为方形，与顶部连接管10相连接的一端端部为圆形。

所述接头管8为圆锥台状，圆锥台状接头管8的小头端靠近波导管2一侧，圆锥台状接头管8的大头端靠近炉体1一侧。

如图2所示，炉体1也设置为圆形筒体且炉体1水平设置，在此需要说明的是，本实施例通过在波导管2与接头管8之间设置玻璃隔板9、将接头管8设置圆锥台状且圆锥台状接头管8的小头端靠近波导管2一侧，圆锥台状接头管8的大头端靠近炉体1一侧以及将炉体1设置为圆形筒体且炉体1水平设置，从而使得本实施例能将微波的恒温场控制在位于炉体内的炉膛7处，即能使得炉膛7中的混合料在恒温场的环境下进行烧结，从而进一步提高了产品的质量。

在接头管8上还设置有进气管（图中未示出）。在烧结时，通过进气管往烧结炉内充入气体，以保证烧结炉内的正压状态，这样能使得烧结炉内的气压大于外界大气压，保证了外界的氧气不会进入到烧结炉内，从而保证了烧结炉内的混合料不会被氧气氧化。在本实施例中，充入的气体采用氢气和氩气的混合气体，这样在保证烧结炉内正压状态的同时能保证烧结炉内完全还原气氛，从而进一步保证了烧结炉内的混合料不会被氧气氧化。

所述进气管的进气口与气源（图中未示出）连接，进气管的出气口朝向玻璃隔板一侧设置。在烧结时，汽化后的有机粘接剂会沾到玻璃隔板上，这样会对微波的扩散造成不利影响，本实施例通过进气管朝玻璃隔板吹气，能将沾染到玻璃隔板上的杂物吹干净，从而进一步保证了微波的扩散。

如图2和图4所示，所述炉体1包括一端封闭，另外一端开口的圆形筒体111和设置在圆形筒体111开口端上的炉门112；圆形筒体111水平设置，真空管道3的另外一端连接在圆形筒体111的封闭一端上，在炉门112和圆形筒体111开口端之间还设置有用于将炉门112锁紧在圆形筒体111开口端上的锁紧机构。在真空管道3上还设置有冷凝塔11，真空管道3的一端通过冷凝塔与真空源连通。

如图4至图6所示，所述锁紧机构包括锁紧楔块一12和压紧套体13；锁紧楔块一12固接在圆形筒体111开口端的外周部上，所述压紧套体包括套体13、设置在套体13一端上的锁紧楔块二14和设置在套体13另外一端上的压块15，压块15和套体13是一体结构；锁紧时，转动套体13通过锁紧楔块一12和锁紧楔块二14相配合带动套体13移动，从而利用套体13上的压块15将炉门112压紧在圆形筒体111开口端上；解锁时，反向转动套体13通过锁紧楔块一12和锁紧楔块二14相配合带动套体13反向移动，从而使得套体上的压块15松开对炉门的压紧。通过设置锁紧机构，能对炉门实现快速锁紧和解锁，进一步提高了工作效率。

图7和图8所示，所述锁紧楔块一12和锁紧楔块二13均包括环状本体16和沿环状本体周向上依次设置在环状本体16一侧部上的多个楔型块17，环状本体16和楔型块17是一体结构的；锁紧楔块一12中多个楔形块17的斜面与锁紧楔块二14中多个楔形块17的斜面相配合接触，当锁紧时，转动套体通过锁紧楔块一12中多个楔形块17斜面和锁紧楔块二14中多个楔形块17斜面相配合带动套体沿套体的轴向移动，从而利用套体上的压块15将炉门112压紧在圆形筒体111开口端上；当解紧时，反向转动套体通过锁紧楔块一12中多个楔形块17斜面和锁紧楔块二14中多个楔形块17斜面相配合带动套体沿套体的轴向反向移动，从而使得套体上的压块15松开对炉门112的压紧。

如图9所示，所述压块15设置有多个，多个压块15沿套体13的周向依次设置在套体13的另外一端上；炉门112为圆形，沿圆形炉门112的周向在圆形炉门112外周部上依次设置有多个凸块113，使得炉门112呈齿轮状，当锁紧时，是利用压紧套体上多个压块15分别与炉门上多个凸块113相接触，从而将炉门112压紧在圆形筒体111开口端上的。解锁时，当反向旋转套体使得压块松开对炉门的压紧后，转动炉门，使得炉门112上的每个凸块113均位于相邻的两个压块15之间的间隙B处（如图9所示的状态），再将炉门沿套体轴向取出，这样能避免取出炉门时凸块与压块之间相互碰撞干涉的问题，便于炉门的顺利取出。

综上，本实用新型在烧结前期利用毛坯料件中的有机粘接剂、碳元素和微波相互配合作用，迅速提升烧结炉内前期温度，将毛坯料件的介电常数和吸波能力迅速提升到一个较高值，完成辅助升温的作用，然后再利用微波和吸波能力较强的碳化钨毛坯料件中碳元素继续作用，以到达烧结温度完成烧结。因此，本实用新型能由里到外迅速而均匀的升温，不需要另外增加发热体进行预加热，缩短了生产时间，降低了生产成本，提高了生产效率。在烧结炉上还设置有进气管，通过进气管往烧结炉内充入气体，以保证烧结炉内的正压状态，这样能使得烧结炉内的气压大于外界大气压，保证了外界的氧气不会进入到烧结炉内，从而保证了烧结炉内的混合料不会被氧气氧化。通过在波导管与接头管之间设置玻璃隔板、将接头管设置圆锥台状且圆锥台状接头管的小头端靠近波导管一侧，圆锥台状接头管的大头端靠近炉体一侧以及将炉体设置为圆形筒体且炉体水平设置，从而使得本实用新型能将微波的恒温场控制在位于炉体内的炉膛处，即能使得炉膛中的混合料在恒温场的环境下进行均匀加热烧结，从而进一步提高了产品的质量。通过设置锁紧机构，能对炉门实现快速锁紧和解锁，进一步提高了工作效率。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。