烧结炉用陶瓷网带的制作方法
【专利摘要】本发明的制作烧结炉用陶瓷复合网带的方法包括，提供氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅或其组合的40～5微米的细粉；经混炼、造粒、成型为两端带穿杆孔的长条形成型件；成型件经烧结处理得到陶瓷片；提供多根可插入所述陶瓷片穿杆孔的304、316、310s不锈钢或纯钼穿杆，穿杆长度对应网带的宽度；沿网带宽度方向，前排与后排陶瓷片通过其穿杆孔交替安装在穿杆上，按宽度装配好陶瓷承载片的穿杆的两端用锁紧装置锁紧，多根沿网带长度方向平行排列的穿杆与安装其上的陶瓷片形成为陶瓷复合网带。本发明以陶瓷片作为承载件而以金属穿杆作为连接部件，其塑形变形用来吸收少量的变形或冲击，防止陶瓷片脆性断裂。
【专利说明】烧结炉用陶瓷网带的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种烧结炉用陶瓷网带的制作方法及制得的陶瓷网带。
【背景技术】
[0002]粉末冶金零件凭借其大批量、高精度、低成本的优势得到了广泛的应用。其应用已经深入到汽车关键零部件的制造领域。
[0003]粉末冶金的基础工序为制粉、成型于烧结。烧结工序实现了粉末从物理接触到冶金结合的转变，真正赋予零件力学强度，因此是粉末冶金工艺的关键步骤。烧结工序中，生坯零件通过1000?1250°C的高温段进行冶金扩散，形成烧结颈。网带式烧结炉因为具有产品方便堆码、烧结少率高、气氛流通性好等特点而被广泛使用。网带是在高温的状态下负载移动，属于高温载荷部件。通常来说，网带一般选用耐高温不锈钢材料制作，不锈钢在烧结温度下的屈服强度大幅降低，受载后容易产生塑形变形，随着时间的推移网带开始拉长，有效载荷面积变小，直至失效或断裂。
[0004]因此，对于网带式烧结炉来说，网带需要根据载荷状况定期进行更换。更换后的网带不能继续使用，只能报废处理，网带为消耗性的成本因素。同时，更换前停炉，更后再升温，不仅影响生产效率，而其还增加能耗。还有，烧结炉的反复升温降温还会因为涨缩变化引起密封性问题。
[0005]陶瓷材料具有优异的高温力学性能，在烧结温度下具有足够的抗拉强度，不会发生塑形变形，是理想的网带承载材料。如果能将陶瓷材料作为网带的承载部件，那么网带的使用寿命将可大大增强。但同时，陶瓷材料延伸率极低，微小的变形即可引起脆性断裂。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供陶瓷材料作为网带的承载部件，克服不锈钢材质网带的低寿命问题，以及克服陶瓷替代不锈钢会导致的成本过高问题。
[0007]本发明的制作烧结炉用陶瓷复合网带的方法包括，提供氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅或其组合的40?5微米的细粉；所述细粉经混炼、成型为两端带穿杆孔的长条形成型件；所述成型件再经烧结处理得到陶瓷承载片；提供多根可插入所述陶瓷承载片的穿杆孔的穿杆，穿杆材质为304、316、310s不锈钢或纯钥，穿杆两端部设置有锁紧装置，各穿杆长度对应网带的宽度；以及，沿网带宽度方向，前排与后排陶瓷承载片通过其穿杆孔交替安装在穿杆上，按照宽度装配好陶瓷承载片的穿杆的两端用锁紧装置锁紧，多根沿网带长度方向平行排列的穿杆与安装其上的陶瓷承载片形成为完整的陶瓷复合网带。
[0008]本发明还提供一种根据上述方法制作的烧结炉用陶瓷复合网带。
[0009]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0010]本发明以陶瓷片作为承载件，金属材质穿杆作为连接部件。陶瓷片承担驱动力的传递，而金属穿杆塑形变形能力用来吸收少量的变形或冲击，防止陶瓷片脆性断裂。同时紧密排列的陶瓷片在工作状态中，穿杆只承受剪切力，保证穿杆寿命。采用本发明所制作的陶瓷网带，负载能力、高温耐受能力及网带使用寿命都会有较多提高，是理想的烧结炉用网带。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为安装在传动齿轮上的根据本发明实施例1的陶瓷网带；
[0012]图2为用于实施例1的陶瓷网带的陶瓷承载片的正视图；
[0013]图3为图1所示陶瓷网带的局部放大图；
[0014]图4为穿杆的示意图。
[0015]附图标记:
[0016]1:网带；10:陶瓷承载片；11:芽杆孔；20:芽杆(连接杆)；30:通风减重孔；40:穿杆上的销止孔。
【具体实施方式】
[0017]本发明烧结炉用陶瓷网带的制作方法，包括如下步骤:
[0018](I)陶瓷粉末的制备:将购进的氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅或其组合的粗粉通过球磨粉碎，震动筛分级制得40?5微米的细粉。
[0019]主体陶瓷粉末氧化锆、氧化铝、碳化硅或氮化硅的各部分的纯度在95%以上。
[0020]还可添加占总量5-15%重量的成型剂石蜡、橡胶、甘油，融点在150°C以下。
[0021](2)制备成型料:配方粉末在50?300摄氏度的温度范围内混炼，混炼后可用于造粒或直接浇注冷却饼；对于模具干压粉末的进行二次造粒，80目粒径为宜；注浆热压以冷却饼为原料。
[0022]还可添加烧结助剂粉末，粒径也控制在40微米至5微米之间。
[0023](3)外形设计与成型:陶瓷片的外形设计为长条形，按最终10?30%的烧结收缩比例设计模架，包括上冲头，下冲头，中模及芯杆；模架材质可选用模具钢，硬质合金或塑料。
[0024]干压法成型将造粒粉末在10?300MPa的压力下常温压制成型。注浆热压法则是将加热后的浆料注入到模腔内成型脱模。
[0025](4)高温处理:脱除成型机的温度控制在700?1300摄氏度之间；烧结温度控制在1200?1900摄氏度之间，高温处理后的陶瓷片孔隙度控制在20%以内。
[0026]碳化硅基和氮化硅基采用真空烧结，或还原性气氛加压烧结。
[0027](5)穿杆准备:穿杆材质为:304、316、310s不锈钢、纯钥棒；穿杆两头加锁紧装置:包括销钉、螺纹、卡簧等。
[0028](6)网带装配:前排与后排陶瓷片通过穿杆孔交替安装到穿杆上；平整面在上方；根据需要加入间隔环。按照宽度装配好的穿杆，通过两段的锁紧装置锁紧。
[0029](7)驱动设计:驱动设计为两种类型，其一为传统的两胶辊压紧对碾，将网带卷入的形式驱动；其二是在烧结炉出口直接以齿轮的形式驱动，错排齿啮合到网带孔隙内旋转驱动。
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0031]实施例属于实际操作或制备例，其中提供的工艺参数应为具体操作参数，类似于具体试验记录，请把各实施例中的参数具体化。
[0032]实施例1
[0033]制备碳化硅陶瓷片与310s不锈钢穿杆的复合网带I
[0034](I)陶瓷粉末的制备:将购进的碳化娃的粗粉通过球磨粉碎，震动筛分级制得40?5微米的细粉；
[0035](2)制备成型料:配方粉末(碳化硅微粉和石蜡、甘油以85:10:5的比例混合)在200?270摄氏度的温度范围内混炼。
[0036](3)成型:如图2所示，陶瓷片10的外形设计为长条形，两端具有供金属连接杆(穿杆)20插入的穿孔11，按最终10?15%的烧结收缩比例设计模架，包括上冲头，下冲头，中模及与穿杆孔对应的芯杆；模架材质可选用模具钢，硬质合金或塑料。干压法成型将造粒粉末在200?300MPa的压力下常温压制成型。
[0037](4)高温处理:脱除成型机的温度控制在700?800摄氏度之间；烧结温度控制在1200?1900摄氏度之间，高温处理后的陶瓷片孔隙度控制在20%以内。
[0038](5)穿杆20的准备:如图4所示，穿杆材质为:310s不锈钢；穿杆两头设置销止孔，可插入锁紧装置:包括销钉、螺纹、卡簧等(图中未示出)。
[0039](6)网带I的装配:如图3所示，前排与后排陶瓷片10通过穿杆孔20交替安装到穿杆20上；平整面在上方；根据需要加入间隔环。按照宽度装配好的穿杆，通过两端的锁紧装置锁紧。
[0040](7)驱动设计:是在烧结炉出口直接以齿轮的形式驱动，错排齿啮合到网带孔隙内旋转驱动。
[0041]特别地，图2所示陶瓷片10中心位置还可以设置通风减重孔，网带使用时能耗更低，强度不变；中心凸台设计能保证烧结翘曲。
[0042]实施例2
[0043]制备氧化铝氧化锆与3钥合金穿杆的复合网带I
[0044](I)陶瓷粉末的制备:将购进的氧化锆、氧化铝以1:4混合的粗粉通过球磨粉碎，震动筛分级制得40?5微米的细粉；
[0045](2)制备成型料:配方粉末(氧化锆和氧化铝混合物和石蜡比例为9:1)在200?270摄氏度的温度范围内混炼，混炼后可直接浇注冷却饼；注浆热压以冷却饼为原料。
[0046](3)成型:如图2所示，陶瓷片10的外形设计为长条形，两端具有供金属连接杆(穿杆)20插入的穿孔11，按最终10?15%的烧结收缩比例设计模架，包括上冲头，下冲头，中模及与穿杆孔对应的芯杆；模架材质可选用模具钢，硬质合金或塑料。注浆热压法是将加热后的浆料注入到模腔内成型脱模。
[0047](4)高温处理:脱除成型机的温度控制在700?800摄氏度之间；烧结温度控制在1200?1900摄氏度之间，高温处理后的陶瓷片孔隙度控制在20%以内。
[0048](5)穿杆20准备:如图4所示，穿杆材质为:纯钥棒；穿杆两头设置销止孔和与之配合的锁紧装置:包括销钉、螺纹、卡簧等。
[0049](6)网带I的装配:如图3所示，前排与后排陶瓷片10通过穿杆孔20交替安装到穿杆20上；平整面在上方；根据需要加入间隔环。按照宽度装配好的穿杆，通过两段的锁紧装置锁紧。
[0050](7)驱动设计:是在烧结炉出口直接以齿轮的形式驱动，错排齿啮合到网带孔隙内旋转驱动。
[0051]实施例3
[0052]制备碳化硅氮化硅与316不锈钢穿杆的复合网带I
[0053](I)陶瓷粉末的制备:将购进的碳化硅、氮化硅以4:1混合的粗粉通过球磨粉碎，震动筛分级制得40?5微米的细粉；
[0054](2)制备成型料:配方粉末(碳化硅和氮化硅混合物和石蜡比例为9:1)在200?270摄氏度的温度范围内混炼,混炼后进行二次造粒,80目粒径为宜。
[0055](3)成型:陶瓷片10如图2所示，陶瓷片10的外形设计为长条形，两端具有供金属连接杆(穿杆)20插入的穿孔11，按最终10?15%的烧结收缩比例设计模架，包括上冲头，下冲头，中模及与穿杆孔对应的芯杆；模架材质可选用模具钢，硬质合金或塑料。干压法成型将造粒粉末在200?300MPa的压力下常温压制成型。
[0056](4)高温处理:脱除成型机的温度控制在700?800摄氏度之间；烧结温度控制在1200?1900摄氏度之间，高温处理后的陶瓷片孔隙度控制在20%以内。
[0057](5)穿杆2准备:如图4所示，穿杆材质为:316不锈钢；穿杆两头设置销止孔和与之配合的锁紧装置:包括销钉、螺纹、卡簧等。
[0058](6)网带I的装配:如图3所示，前排与后排陶瓷片10通过穿杆孔20交替安装到穿杆20上；平整面在上方；根据需要加入间隔环。按照宽度装配好的穿杆，通过两段的锁紧装置锁紧。
[0059](7)驱动设计:是在烧结炉出口直接以齿轮的形式驱动，错排齿啮合到网带孔隙内旋转驱动。
[0060]对比例
[0061]耐高温不锈钢网带的制备:
[0062]此次对比实施例的不锈钢网带的宽度为300mm，30米长。
[0063]购进市场上国产的耐高温不锈钢丝，直径为4mm，通过编织的方法编成。
[0064]比较试齡
[0065]对现有网带与本发明实施例的网带进行比较。试验结果如下:
[0066]表
[0067] 烧结炉用网带
负载能力高温耐受能力网带使用寿命制作成本来源实施例1的陶瓷
800kg1250摄氏度 >三牛50万左右复合网带实施例2的陶瓷
900kg1320摄氏度 >三年70万左右复合网带对比例制备的
500kg1120摄氏度三到四个月 10万左右不锈钢网带
[0068]结果分析
[0069]本发明所制作的网带，与不锈钢网带相比，负荷能力、高温耐受能力、使用寿命均大幅优于不锈钢网带，在成本方面考虑到使用寿命，性价比也要优于不锈钢网带。对比例的不锈钢网带在使用的过程中，会被牵引力所拉长、松动，在高低温的反复循环中，材料会变脆，固使用寿命不长。
[0070]以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下，还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种烧结炉用陶瓷复合网带的制作方法，包括， 提供氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅或其组合的40?5微米的细粉； 所述细粉经混炼、成型为两端带穿杆孔的长条形成型件； 所述成型件再经烧结处理得到陶瓷承载片； 提供多根可插入所述陶瓷承载片的穿杆孔的穿杆，穿杆材质为304、316、310s不锈钢或纯钥，穿杆两端部设置锁紧装置，各穿杆长度对应网带的宽度； 沿网带宽度方向，前排与后排陶瓷承载片通过其穿杆孔交替安装在穿杆上，按照宽度装配好陶瓷承载片的穿杆的两端用锁紧装置锁紧，多根沿网带长度方向平行排列的穿杆与安装其上的陶瓷承载片形成为完整的陶瓷复合网带。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述氧化锆、氧化铝、碳化硅或氮化硅的纯度在95%以上。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述混炼时还添加有融点150°C以下的石蜡、橡胶或甘油作为成型剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述成型件经1200?1900烧结处理得到孔隙度在5%?15%的陶瓷承载片。
5.如权利要求1所述的方法，所述陶瓷承载片上还设置通风减重孔，还在穿杆孔周围设置有凸台。
6.一种烧结炉用陶瓷复合网带，其根据权利要求1-5任一项所述的方法制作。
【文档编号】F27B9/30GK104180652SQ201410379916
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】肖爽怀 申请人:上海川禾实业发展有限公司