[發明專利]一種線圈電感應和等離子體輔助快速冷燒結陶瓷設備

在審

• 申請號: 202210022311.2
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114315376A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張玉杰;王樹棋;張大海;薛曉東;牛奔;曹啟迪
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/645;C04B35/626;B28B3/02;B28B3/04;B28B7/00;B28B7/42;B28B7/44
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明涉及一種線圈電感應和等離子體輔助冷燒結陶瓷設備，屬于陶瓷生產設備領域。一種線圈電感應和等離子體輔助冷燒結陶瓷設備，從上到下依次包括上熱壓板、上電極、模具、下電極、下熱壓板；所述上熱壓板和下熱壓板內分別設置有測溫熱電偶，上熱壓板和下熱壓板之間連接有溫控裝置；所述上電極和下電極為平板結構，上電極的中心還設置有凸臺，上電極和下電極之間連接有高頻放電等離子體電源；所述模具為中空結構，模具內上端設置有上壓片，模具內下端設置有下壓片，模具的外表面設置有高頻感應加熱線圈；所述高頻感應加熱線圈的兩端與高頻交流電源連接。本發明的裝置利用線圈電感應和等離子體輔助冷燒結對陶瓷進行加熱，實現致密化。

技術領域

本發明屬于陶瓷生產設備領域，涉及一種線圈電感應和等離子體輔助冷燒結陶瓷設備，特別是在冷燒結的基礎上利用電感應加熱和等離子體輔助加熱，在低溫下快速實現陶瓷粉體致密化的裝置。

背景技術

陶瓷燒結是一個陶瓷粉體致密化的過程，一般而言，在很多燒結過程中需要較高的溫度(＞800℃)，較長的保溫時間，或者壓力輔助等，才能使陶瓷致密化，提高陶瓷材料應用性能。但是，陶瓷燒結溫度太高，導致其加工成本高居不下，而且會影響有機、無機，金屬多體系復合材料的制備。同時，溫度過高，導致陶瓷致密化過程受熱不均勻，出現收縮嚴重，開裂的問題，不利于陶瓷的燒結制備。同時，針對多材料體系共燒結，例如有機、無機、金屬以及薄膜柔性材料等，在高溫燒結過程中，會出現膨脹系數不匹配或者物理和化學不相容性的問題，導致難以實現多體系材料的共燒結。此外，冷燒結制備陶瓷的方法已經被報道，例如：CN 108137417 A專利，將無機化合物、有機化合物、金屬以及多元體系復合材料和溶劑組合，形成混合物，對該混合物施加較大的壓力，在較低的溫度下，使多體系材料致密化從而燒結致密形成復合材料。但仍存在燒結時間較長，且很多高溫陶瓷難以實現一步制備的問題。因此，有必要在此基礎上提出一種新的裝置和方法來實現無機化合物、有機化合物、金屬以及多元體系復合材料和高溫陶瓷致密化的制備，為多體系復合材料大規模高效率的制備和應用打下堅實的基礎。

發明內容

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種線圈電感應和等離子體輔助冷燒結陶瓷設備，從上到下依次包括上熱壓板、上電極、模具、下電極、下熱壓板；所述上熱壓板和下熱壓板內分別設置有測溫熱電偶，上熱壓板和下熱壓板之間連接有溫控裝置；所述上電極和下電極為平板結構，上電極的中心還設置有凸臺，上電極和下電極之間連接有高頻放電等離子體電源；所述模具為中空結構，模具內上端設置有上壓片，模具內下端設置有下壓片，模具的外表面設置有高頻感應加熱線圈，模具的直徑與凸臺的直徑一致；所述高頻感應加熱線圈的兩端與高頻交流電源連接。

上述技術方案中，進一步地，所述上電極和下熱壓板之間還設置有密封室，密封室內部下端設置有底座；所述下電極的底面固定在底座的上端；所述凸臺的頭部位于密封室內。

上述技術方案中，進一步地，所述底座內設置有氣閥，氣閥的一側設置有延伸到密封室外的氣孔，氣閥的另一側與模具底部通過管路連接。

上述技術方案中，進一步地，所述上熱壓板與上電極之間、下熱壓板與密封室之間均設置有絕緣墊。

上述技術方案中，進一步地，所述模具的形狀為圓筒狀，高頻感應加熱線圈為云母加熱圈。

上述設備冷燒結陶瓷的方法，包括以下步驟：

1)用弱酸溶液潤濕陶瓷粉體；

2)將潤濕的陶瓷粉體放入模具內；

3)通過上熱壓板和下熱壓板對模具進行加壓；

4)加到設置壓力時，通過加熱上熱壓板和下熱壓板對模具外加熱，由測溫熱電偶和溫控裝置進行控制加熱速度和設定溫度；

5)到達設定溫度時，啟動高頻等離子體電源，實現等離子體輔助加熱；