一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统及方法与流程

本发明涉及氮化硅陶瓷，尤其涉及一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统及方法。

背景技术：

1、氮化硅(si3n4)作为重要的非氧化物工程陶瓷材料，具有良好的韧性，强度，耐腐蚀、耐磨损、耐高温等性能，长期以来被广泛关注与应用。近年来，通过研究发现，氮化硅具有无细胞毒性和良好的生物相容性，这意味着它可以与生物体的组织相互作用而不引起明显的免疫排斥反应。这些特点使得氮化硅被认为是具有巨大应用潜力的新一代生物陶瓷材料。

2、本实验团队长期针对生物陶瓷制作的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如现有技术公开的cn107837425b、cn108774058b、kr100294008b1、和kr100889593b1，如现有技术公开的一种人工骨、生物陶瓷及生物陶瓷制备方法，生物陶瓷制备方法包括：将陶瓷粉料加入到烷烃溶剂中混合，形成陶瓷浆料，所述烷烃溶剂包括长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物；将所述陶瓷浆料导入模具中，待所述陶瓷浆料凝固后形成陶瓷坯体，将所述陶瓷坯体由所述模具中取出。本发明提供的生物陶瓷制备方法，仅需陶瓷浆料中的烷烃溶剂凝固即可实现陶瓷浆料的凝固，进而形成结构稳定的陶瓷坯体，以便于将陶瓷坯体由模具中取出，提高了模具的使用效率；并且，烷烃溶剂凝固后的陶瓷坯体结构稳定，有效确保了陶瓷坯体的强度，避免陶瓷坯体在转移的过程中、断裂或变形，有效确保了生物陶瓷的性能，方便后续加工工序的进行。

3、为了解决本领域普遍存在生物陶瓷材料的预处理以及制备效率低、生物陶瓷材料的等等问题，作出了本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对目前本领域所存在的不足，提出了一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统及方法。

2、为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

3、一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统，所述制备系统包括对生物陶瓷的混合原料进行粉碎处理的粉碎模块、将粉碎模块中粒径小于预设径长的混合原料进行筛选获取以获得陶瓷材料的筛料模块、对筛料模块筛选的陶瓷材料的筛出量进行监测以调节陶瓷材料从粉碎模块内的移出速度的调节模块、和对筛料模块与水溶剂混合并放至模具内再经过高温烧结以获得目标生物陶瓷产物的高温烧结模块，其中，高温烧结模块由现有技术的高温电气窑炉实现，

4、所述粉碎模块包括粉碎箱、横设于粉碎箱内的第一挡板、横设于粉碎箱内且相应位于第一挡板下方的第二挡板、设置于第一挡板中部的第一连通口、设置于第二挡板中部的第二连通口、设置于所述粉碎箱内的用于对混合原料进行初步粉碎处理以获得第一碎料的第一粉碎机构、设置于所述粉碎箱内对第一碎料进行粉碎处理以获得小于预设径长的混合碎料的第二粉碎机构、和与粉碎箱的箱底部连通的用于将粉碎箱内粉碎且过筛获得的陶瓷材料转移出粉碎箱外的螺旋出料机，

5、其中，所述第一挡板和第二挡板将粉碎箱内部区域从上至下划分为上腔区域、中腔区域和底腔区域，所述第一粉碎机构设置于上腔区域，第二粉碎机构设置于中腔区域。

6、进一步的，所述筛料模块包括与粉碎箱邻接设置的过筛箱、至少两个设置于所述过筛箱内的过筛机构、和至少两个设置于粉碎箱内的筛出机构，以设置于过筛箱内的过筛机构从上至下依次表示为第一过筛机构和第二过筛机构，且以设置于粉碎箱内的筛出机构从上至下依次表示为相应第一筛出机构和第二筛出机构，其中第一筛出机构位于中腔区域，所述第二筛出机构位于下腔区域，

7、所述过筛箱包括箱体、设置于所述箱体顶壁的用于对混合原料进行接收的接收口、设置于过筛箱的侧箱壁的第一出料口、第二出料口、和第三出料口、将第一出料口与上腔区域连通设置的第一传输管、将第二出料口与上腔区域连通设置的第二传输管、和将第三出料口与中腔区域连通设置的第三传输管，箱体的箱底壁为倾斜面。

8、进一步的，每个过筛机构分别包括对称嵌设于过筛箱的箱壁的轴承件、套设于其中一个轴承件内圈的第一转轴、套设于其中一个轴承件内圈的第二转轴、弧形结构且其中一端与第一转轴固定连接同时另一端与第二转轴固定连接的转动杆、若干个分别以预设间隔垂直固定于转动杆的外杆壁上的混合叶片、通过安装座固定于过筛箱外的用于驱动第一转轴和/或第二转轴进行轴转动的减速电机、倾斜设置于转轴下方的过筛板、和敷设于过筛板以及位于过筛板附近的过筛箱的箱壁上的用于驱动过筛板发生振动的超声波发生装置，

9、所述第一出料口相应设置于第一过筛机构的过筛板上方区域，第二出料口相应设置于第一过筛机构的过筛板的下方区域和第二过筛机构的过筛板的上方区域，第三出料口相应设置于第二过筛机构的过筛板的下方区域，箱体的箱底壁与过筛机构的过筛板互相平行设置。

10、进一步的，每个所述筛出机构分别包括横设于粉碎箱内的筛出板、和若干个敷设于筛出板附近的粉碎箱箱外壁上的超声波发送器。

11、进一步的，所述第一粉碎机构包括若干个依次嵌设于粉碎箱的箱壁的轴承圈、若干个水平设置且可轴转动配合于所述粉碎箱内的粉碎棍、若干个敷设于粉碎箱的箱侧壁上的用于与粉碎棍配合设置的粉碎齿、和用于驱动所述粉碎棍进行轴转动作业的驱动电机。

12、进一步的，所述调节模块包括设置于所述粉碎箱的箱壁上用于对粉碎箱的底腔区域内的情况进行监测获知的透明窗、通过透明窗以对底腔内的图像进行获取的摄像装置、和基于对摄像装置所拍摄的图像进行分析以识别底腔内陶瓷材料的量的识别单元，其中，所述摄像装置以固定角度和预设频率对透明窗内情况进行预设规格图像的拍摄。

13、进一步的，本申请还公开了一种氮化硅生物陶瓷材料的制备方法，包括：

14、s1：对混合原料进行粉碎处理；

15、s2：筛选出粒径小于预设径长的混合原料得到陶瓷材料；

16、s3：调节陶瓷材料的移出速度；

17、s4：将水溶剂与所述陶瓷材料进行混合后进行高温烧结。

18、进一步的，所述高温烧结的温度至少要求加热至1400℃。

19、本发明所取得的有益效果是：

20、1.本发明的系统集成了粉碎和筛选的步骤，有效地在一个系统中完成了多个工序，提高了生产效率，筛料模块内的多个过筛机构和筛出机构，能够实现多阶段的筛选和监测，以实现对陶瓷材料粒径的控制，确保生物陶瓷的质量和性能的一致性，有助于更精细地控制陶瓷材料的质量。

21、2.本发明采用了第一粉碎机构和第二粉碎机构，使物料可以经过多个粉碎阶段，有效地将不同粒度的物料进行分离，从而实现更彻底的粉碎过程，提高陶瓷材料的制备效率。

22、3.本发明的调节模块通过连续图像捕获和处理，系统可以实时分析追踪图形的面积变化，从而预测陶瓷材料的筛选速度并且进一步根据预测的筛选速度调节螺旋出料机的出料速度，通过实时预测和调整进而优化制备系统中陶瓷材料的处理速度，提高生产效率并确保陶瓷材料的质量。

技术特征：

1.一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括对生物陶瓷的混合原料进行粉碎处理的粉碎模块、将粉碎模块中粒径小于预设径长的混合原料进行筛选以获得陶瓷材料的筛料模块、对筛料模块筛选的陶瓷材料的筛出量进行监测以调节陶瓷材料从粉碎模块内的移出速度的调节模块、和对筛料模块与水溶剂混合并放至模具内再经过高温烧结以获得目标生物陶瓷产物的高温烧结模块，其中，高温烧结模块由高温电气窑炉实现，

2.如权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述筛料模块包括与粉碎箱邻接设置的过筛箱、至少两个设置于所述过筛箱内的过筛机构、和至少两个设置于粉碎箱内的筛出机构，以设置于过筛箱内的过筛机构从上至下依次表示为第一过筛机构和第二过筛机构，且以设置于粉碎箱内的筛出机构从上至下依次表示为相应第一筛出机构和第二筛出机构，其中第一筛出机构位于中腔区域，所述第二筛出机构位于下腔区域，

3.如权利要求2所述的制备系统，其特征在于，每个过筛机构分别包括对称嵌设于过筛箱的箱壁的轴承件、套设于其中一个轴承件内圈的第一转轴、套设于其中一个轴承件内圈的第二转轴、弧形结构且其中一端与第一转轴固定连接同时另一端与第二转轴固定连接的转动杆、若干个分别以预设间隔垂直固定于转动杆的外杆壁上的混合叶片、通过安装座固定于过筛箱外的用于驱动第一转轴和/或第二转轴进行轴转动的减速电机、倾斜设置于转轴下方的过筛板、和敷设于过筛板以及位于过筛板附近的过筛箱的箱壁上的用于驱动过筛板发生振动的超声波发生装置，

4.如权利要求3所述的制备系统，其特征在于，每个所述筛出机构分别包括横设于粉碎箱内的筛出板、和若干个敷设于筛出板附近的粉碎箱箱外壁上的超声波发送器。

5.如权利要求4所述的制备系统，其特征在于，所述第一粉碎机构包括若干个依次嵌设于粉碎箱的箱壁的轴承圈、若干个水平设置且可轴转动配合于所述粉碎箱内的粉碎棍、若干个敷设于粉碎箱的箱侧壁上的用于与粉碎棍配合设置的粉碎齿、和用于驱动所述粉碎棍进行轴转动作业的驱动电机。

6.如权利要求5所述的制备系统，其特征在于，所述调节模块包括设置于所述粉碎箱的箱壁上用于对粉碎箱的底腔区域内的情况进行监测获知的透明窗、通过透明窗以对底腔内的图像进行获取的摄像装置、和基于对摄像装置所拍摄的图像进行分析以识别底腔内陶瓷材料的量的识别单元，其中，所述摄像装置以固定角度和预设频率对透明窗内情况进行预设规格图像的拍摄。

7.一种应用于权利要求1-6之一所述制备系统的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结的温度至少要求加热至1400℃。

技术总结
本发明提供了一种氮化硅生物陶瓷材料的制备系统及方法，与现有技术比较，本发明还包括对生物陶瓷的混合原料进行粉碎处理的粉碎模块、将粉碎模块中粒径小于预设径长的混合原料进行筛选获取以获得陶瓷材料的筛料模块、对筛料模块筛选的陶瓷材料的筛出量进行监测以调节陶瓷材料从粉碎模块内的移出速度的调节模块、和对筛料模块与水溶剂混合并放至模具内再经过高温烧结以获得目标生物陶瓷产物的高温烧结模块。本发明基于图像处理技术实现实时预测和调整进而优化制备系统中陶瓷材料的处理速度，提高生产效率并确保陶瓷材料的质量。

技术研发人员：曾小锋,肖亮,朱福林,钱利洪,谢庆忠,汤娜
受保护的技术使用者：衡阳凯新特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16