一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉及方法
【专利摘要】本发明公开了一种在陶瓷材料或粉末冶金材料烧结过程中脱除油脂和粘结剂的烧结炉及方法，该烧结炉包括炉体、加热炉膛、托盘、排气罩、垫块、箱体、供气管和排气管。其中，供气管与炉体的进气口连接，排气管与炉体的排气口连接，排气罩位于烧结炉内的托盘上，箱体位于托盘和垫块上的排气罩内，排气罩上有排气孔，所述排气管通过所述通孔与箱体连接。所述方法具体为：在真空中将坯体加热到200℃-500℃，保温2h-20h，让坯体中的油脂和粘结剂挥发出来，并被载气所带走。本发明能够在低真空条件下以较快的速度脱除坯体中的油脂和粘结剂，且不污染烧结炉。
【专利说明】一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料工程领域，具体涉及一种在陶瓷材料或粉末冶金材料烧结过程中脱除油脂和粘结剂的烧结炉及方法。
【背景技术】
[0002]陶瓷材料、陶瓷零件(或制品)、粉末冶金材料或粉末冶金零件(或制品)的制备过程中包括成型、烧结、机械加工等工序。在成型阶段，为了便于成型，常常需要加入适量的油脂和粘结剂等助剂，在烧结之前，需要脱除这些油脂和粘结剂，以便得到性能优异的材料、零件(或制品)。
[0003]常用的脱除油脂和粘结剂的方法是将陶瓷或粉末冶金坯体装入烧结炉中，在升温过程中在特定的温度适当保温，让油脂和粘结剂挥发成蒸气自然向外扩散排出，这种排出油脂和粘结剂的方法不仅效率较低，常常还有部分油脂和粘结剂滞留在坯体内，从而在陶瓷制品或粉末冶金制品中引起孔洞等缺陷。在真空烧结炉中加热虽然有助于脱除油脂和粘结剂，但脱除的油脂和粘结剂对真空烧结炉中的电热元件、保温材料等有严重的污染，且当真空烧结炉内的气压过低或升温速度太快时，还容易导致坯体开裂等缺陷。
[0004]针对这些问题，目前还没有较好的解决方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种快速脱除油脂和粘结剂的烧结炉及方法，能够在低真空条件下以较快的速度脱除坯体中的油脂和粘结剂，且不污染烧结炉。
[0006]上述目的是通过下述方案实现的:
一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉，其特征在于，所述烧结炉包括炉体、加热炉膛、托盘、至少一个排气罩、至少一块垫块、至少一个箱体、供气管和排气管；其中，所述加热炉膛固定在所述炉体内部；所述托盘固定在所述加热炉膛中；所述排气罩放置在所述托盘上，排气罩上部有排气孔，排气罩与所述托盘之间留有缝隙；所述垫块放置在所述托盘上；所述箱体为无盖箱体，位于所述排气罩内的所述垫块上，箱体的底部和侧壁上有透气小孔；所述供气管与所述炉体的进气口连接，并沿所述炉体内壁伸向炉体内部，供气管的伸出端封闭，供气管的管壁上有朝向所述炉体内壁方向的透气孔和/或透气槽；所述排气管与炉体的排气口连接，并伸向所述加热炉膛内部，与所述排气罩上的排气孔连接。
[0007]根据上述的一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉，其特征在于，所述供气管包括主管道和支管道，所述主管道与炉体的进气口连接，所述支管道的管壁上有朝向所述炉体内壁方向的透气孔和/或透气槽。
[0008]根据上述的一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉，其特征在于，所述排气管包括主管道和支管道，所述主管道与炉体的排气口连接，所述支管道与所述排气罩上的排气孔连接。
[0009]使用上述的烧结炉脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
(1)装炉:将坯体置于所述烧结炉内的箱体中，连接所述排气管和排气罩；
(2)抽真空:对所述烧结炉抽真空,使炉内的气压到达KT3Pa-KT1Pa；
(3)充入载气:在所述烧结炉中连续充入对坯体具有保护作用的载气，使载气产生定向运动，并使炉内的气压保持在KT2Pa-1O4Pa ；
(4)加热:以50°C/h -200°C /h的加热速率速度将坯体加热到200°C -500°C ；
(5)保温:在200°C -500°C温度保温 2h-20h。
[0010]根据上述的脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述载气为氮气、氩气、氢气中的一种或几种。
[0011]根据上述的脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述定向运动为从所述所述供气管的透气孔和/或透气槽开始，通过所述排气罩与所述托盘之间的缝隙，穿过所述箱体向所述排气罩的排气孔的运动。
[0012]通过本发明提供的脱除油脂和粘结剂的装置及方法，能够带来以下至少一种有益效果:
(1)能够快速脱除油脂和粘结剂。脱除油脂和粘结剂的过程中，虽然采用的是低真空条件，但流动的载气中，油脂和粘结剂挥发产生的蒸气的分压很低，这能够促进坯体中的油脂和粘结剂蒸气向外扩散，从而缩短脱除油脂和粘结剂的时间；
(2)能够彻底脱除油脂和粘结剂。因为载气中油脂和粘结剂挥发产生的蒸气的分压很低，所以扩散结束后，残留在坯体中的油脂和粘结剂很少，能够彻底地脱除油脂和粘结剂；
(3)不污染真空烧结炉。从坯体中挥发出来的油脂和粘结剂的蒸气，在定向流动的载气的输运下被排除到烧结炉外，来不及在烧结炉中扩散，因而不会污染烧结炉中的电热元件和保温材料等，从而不会污染烧结炉。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明中脱除油脂和粘接剂的烧结炉的示意图。
[0014]图2为使用本发明脱除油脂和粘结剂的方法的步骤图。
【具体实施方式】
[0015]图1为本发明提供的一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉的示意图，包括 炉体I ;
固定在炉体I内部的加热炉膛2 ；
固定在加热炉膛2中的托盘3;
放置在托盘3上的至少一个排气罩4，排气罩4上部有排气孔5，排气罩4与托盘3之间留有缝隙；
放置在托盘3上的至少一个垫块6 ；
放置排气罩4内的垫块6上的至少一个的箱体7，该箱体7位于加热炉膛2的温度均匀区域内，为无盖箱体，箱体7的底部和侧壁上有透气小孔，用于排出坯体内部的油脂和粘结剂；
与炉体I的进气口连接的供气管8，该供气管8沿炉体内壁伸向炉体内部，供气管8的伸出端封闭，管壁上有朝向炉体内壁方向的透气孔和/或透气槽，使通入炉中的载气分散到炉内；
与炉体I的排气口连接的排气管9，该排气管9伸向加热炉膛内，与排气罩4上的排气孔5连接。
[0016]特别的，供气管8包括主管道和支管道，主管道与炉体I的进气口连接，支管道的管壁上有透气孔和/或透气槽。
[0017]特别的，排气管3包括主管道和支管道，主管道与炉体I的排气口连接，支管道与排气罩4的排气孔5连接。
[0018]本发明同时提供了一种使用上述烧结炉脱除坯体表面油脂及粘结剂的方法。在真空中将坯体加热到200°C -500°C，保温2-20h，让坯体中的油脂和粘结剂挥发出来，并被载气所带走。
[0019]参见图2，具体操作过程如下:
步骤1:将坯体装入箱体中；
步骤2:将排气管与排气罩连接；
步骤3:从排气管抽真空到IO-3Pa-KT1Pa,
步骤4:连续地从供气管充入载气使真空烧结炉内的气压保持在IO-2Pa-1O4Pa ；
步骤5:以50-200°C /h的速度加热到200°C -500°C ；
步骤6:保温2-20h。
[0020]实施例1
脱去硬质合金坯体中的油脂和石蜡
用ICrlSNiOTi不锈钢制作包括主管道和支管道的供气管，用石英管制作排气管； 将硬质合金坯体装入箱体内；
将排气罩与排气管连接；
对真空烧结炉抽真空至10_3Pa ；
连续地通过供气分流管以0.5m3/min的速度向炉内充入氮气，调节真空阀的开启程度，使真空烧结炉内的气压保持在10_2Pa ；
以200°C /h的速度将坯体加热到200°C ；
保温2h。
[0021]实施例2
脱除钛酸钡陶瓷坯体中的聚乙烯醇
用ICrlSNiOTi不锈钢制作包括主管道和支管道的供气管，用石英管制作排气管；
将钛酸钡陶瓷坯体装入箱体内；
通过通孔，将排气罩与排气管连接；
对真空烧结炉抽真空至KT1Pa ；
连续地通过供气分流管以0.5m3/min的速度向炉内充入氮气，调节真空阀的开启程度，使真空烧结炉内的气压保持在IO4Pa ；
以50°C /h的速度将坯体加热到500°C ；
保温20h。
【权利要求】
1.一种脱除油脂和粘结剂的烧结炉，其特征在于，所述烧结炉包括炉体、加热炉膛、托盘、至少一个排气罩、至少一块垫块、至少一个箱体、供气管和排气管；其中，所述加热炉膛固定在所述炉体内部；所述托盘固定在所述加热炉膛中；所述排气罩放置在所述托盘上，排气罩上部有排气孔，排气罩与所述托盘之间留有缝隙；所述垫块放置在所述托盘上；所述箱体为无盖箱体，位于所述排气罩内的所述垫块上，箱体的底部和侧壁上有透气小孔；所述供气管与所述炉体的进气口连接，并沿所述炉体内壁伸向炉体内部，供气管的伸出端封闭，供气管的管壁上有朝向所述炉体内壁方向的透气孔和/或透气槽；所述排气管与炉体的排气口连接，并伸向所述加热炉膛内部，与所述排气罩上的排气孔连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供气管包括主管道和支管道，所述主管道与炉体的进气口连接，所述支管道的管壁上有朝向所述炉体内壁方向的透气孔和/或透气槽。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排气管包括主管道和支管道，所述主管道与炉体的排气口连接，所述支管道与所述排气罩上的排气孔连接。
4.使用如权利要求1-3之一所述的装置脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)装炉:将坯体置于所述烧结炉内的箱体中，连接所述排气管和排气罩； (2)抽真空:对所述烧结炉抽真空,使炉内的气压到达KT3Pa-KT1Pa； (3)充入载气:在所述烧结炉中连续充入对坯体具有保护作用的载气，使载气产生定向运动，并使炉内的气压保持在KT2Pa-1O4Pa ； (4)加热:以50°C/h -200°C /h的加热速率速度将坯体加热到200°C -500°C ； (5)保温:在200°C -500°C温度保温 2h-20h。
5.根据权利要求4所述的脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述载气为氮气、氩气、氢气中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的脱除油脂和粘结剂的方法，其特征在于，所述定向运动为从所述供气管的透气孔和/或透气槽开始，通过所述排气罩与所述托盘之间的缝隙，穿过所述箱体向所述排气罩的排气孔的运动。
【文档编号】F27B5/05GK103438697SQ201310395598
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】冯再, 陈伟, 周森, 蒋赐进 申请人:四川有色金源粉冶材料有限公司