微波連續化燒結材料製品的裝置及實現的製作方法

2023-05-30 08:04:36 4

專利名稱：微波連續化燒結材料製品的裝置及實現的製作方法
技術領域：
本發明涉及微波燒結材料，特別是涉及微波連續化燒結材料製品的裝置及實現。
背景技術：
微波燒結技術是利用微波加熱技術對材料進行燒結的一種高新技術，它具有均勻加 熱、燒結溫度低、燒結時間短、選擇性加熱、能量利用率和加熱效率高、安全衛生無汙染、 容易實現工業控制等優點，儘管只有二十年的發展歷史，卻在陶瓷材料和複合材料領域中 成為研究開發的熱點。同常規燒結相比，微波燒結可顯著提高材料緻密化速率，同時細化 晶粒、晶界，改善材料顯微結構，從而大幅度提高材料的強度。現在微波連續化燒結一般 採用傳送帶式、滾道式或升降機式的氧化物燒結，或採用封閉式腔體實施一爐多片的方法 提高非氧化物燒結量。微波燒結對陶瓷材料性能的改善可以對金剛石製品的性能同樣發揮 作用。如微波燒結溫度的大幅度降低和燒結時間的縮短及均勻的加熱特性可以極大地改善 由於在高溫條件下熱壓燒結法產生的金剛石石墨化和熱龜裂。由此，快速均勻加熱材料而 不引起開裂或形成集中的熱應力，以及材料內部形成均勻的細晶結構和高的緻密度等，從 而提高其力學性能。利用金剛石和硬質合金這兩種材料的優點，加上微波燒結這種新燒結 技術，開發出了用金剛石粉末和硬質合金粉末混合壓制後用微波燒結的一種新型的金剛石 -硬質合金複合材料製品，可提高金剛石-硬質合金複合材料製品的性能，且降低生產成本， 提高加工效率，降低原材料的消耗。
但是，如何對這種金剛石-硬質合金複合材料製品實施連續燒結，尚沒有很好的辦法。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種微波連續化燒結材料製品的裝置，該裝置既 可以將金剛石-硬質合金製品在微波加熱腔中實現非氧化物的連續燒結過程，又可以實現 多種氧化物的連續燒結過程。
本發明解決其技術問題採用以下的技術方案
本發明提供的微波連續化燒結材料製品的裝置，包括加熱腔體、微波發生器以及充氣 和抽真空管道，在加熱腔體的上方設有送料器，下方設有出料器，進、出料器均為兩層結 構，其中送料器的上層是轉盤，下層是定盤；出料器則相反，定盤在上，轉盤在下；所 述轉盤和定盤各開有一個孔，當其相對運動至孔對齊後，供石英坩堝通過。
本發明還提供了利用上述的裝置對金剛石-硬質合金製品的微波連續化燒結的方法， 其包括送料、充氣、預熱、微波燒結、冷卻和出料步驟。
本發明提供的上述裝置，在其加熱腔體中實現非氧化物和多種氧化物的連續燒結。
本發明與現有技術相比，不僅結構簡單，能夠實施微波燒結的新方法，實現非氧化物 的連續燒結過程和多種氧化物的連續燒結過程，而且燒結速率快，無環境汙染。


圖1為本發明微波連續自動化燒結裝置結構示意圖。
圖中l.石英坩堝；2.生料3.生料倉；4.轉盤；5.固定盤；6.步進電機； 7.計數器；8.接口； 9.密封圈；IO.細石英管；11.預熱腔；12.燒結腔；13.粗石英管; 14.冷卻腔；15.成品倉。
具體實施例方式
本發明提供的微波連續化燒結金剛石-硬質合金製品的裝置，利用常用的微波發生器 同改進的加熱腔體相連，加熱腔體部分的結構如圖1所示包括加熱腔體、微波發生器以
及充氣和抽真空管道，充氣和抽真空管道採用金屬密封與管道接口 8相連，管道接n 8位
於圓筒蓋板的側部。圓筒蓋板(圖中未編號)起氣流均化作用，它位於計數器和加熱腔體 的預熱腔ll之間，並且通過法蘭連接。在加熱腔體的上方設有送料器，下方設有出料器。 進、出料器均為兩層結構，其中送料器的上層是轉盤4，下層是固定盤(簡稱定盤)5; 出料器則相反，定盤5在上，轉盤4在下；所述轉盤和定盤各開有一個孔，當其相對運動
至孔對齊後，供石英坩堝1通過。轉盤4由步進電機6帶動旋轉。
所述的加熱腔體可由連通的預熱腔11、燒結腔12和冷卻腔14組成，它們自上而下排 列，並且各腔體之間可由密封圈9進行密封。為了保證製品加熱部位可充氣和抽真空的需 要，在加熱腔體增設了石英管並與該腔體密封，使得燒結保護氣體僅能進入石英管內，以 節約燒結保護氣體；在粗石英管(簡稱石英管)13內部套有一個細石英管IO用於傳輸燒 結試樣，用充氣和抽真空管道8充氣和抽真空，為了保證該管道充氣能夠均勻，在細石英 管上方加了一個環狀蓋筒，使保護氣體能夠均勻地進入到細石英管內，氣壓略高於大氣壓， 可以起到排除石英管內空氣的作用。
在送料器的定盤5的下方設有計數器7。該計數器為光電傳感器。
本發明提供的上述裝置，能夠對金剛石-硬質合金製品實施微波連續化燒結，具體是 採用包括以下歩驟的方法
(1) 送料將若干個裝有生料2的石英坩堝1放入位於送料器的上層轉盤4上方的 呈管狀的生料倉3中，當轉盤中的孔不斷地旋轉到與下層定盤5中的孔對齊時，生料倉內 的石英坩堝也不斷地由對齊的孔掉入加熱腔體的預熱腔11中，位於定盤下方的計數器7 隨之計數。
(2) 充氣向燒結腔12中充入保護氣體，略高於常壓，以排除腔體內空氣。保護氣 體可採用N2或惰性氣體。惰性氣體可採用Ar。
(3) 預熱在1500 2500W的微波功率下，生料在預熱腔中被預熱，完成脫蠟過程， 隨著石英坩堝一個一個被送出，已脫蠟的半熟料進入燒結腔。
.(4)微波燒結在微波能量的作用下，半熟料在燒結腔中被快速燒結，隨之石英坩 堝一個一個被送出，已燒結的熟料進入冷卻腔。
(5)冷卻熟料在冷卻腔中冷卻，隨之石英坩堝一個一個落在位於冷卻腔下方的出
料器的定盤5上。
(6)出料與此同時，當出料器的下層轉盤4中的孔不斷地旋轉到與上層定盤中的 孔對齊時，定盤上的石英坩堝也不斷地由對齊的孔一個一個掉下，進入成品倉15。從成 品倉15中取出這些石英坩堝中的熟料，該熟料是由微波連續化燒結後的金剛石-硬質合金 材料製品，然後將其進行檢測，合格後保管。
本發明提供的上述裝置，在其加熱腔體中實現非氧化物的連續燒結過程中的應用，或 者實現多種氧化物的連續燒結過程中的應用。
下面結合具體實施例對本裝置實現微波快速燒結作進一步說明，但不限定本發明。
實施例l:微波燒結腔中充入200 sccm N2，三塊金剛石-硬質合金製品薄片放在一個 石英坩堝中，該石英坩堝在2000W的微波功率下運行15分鐘，即可實現微波快速燒結。
實施例2:微波燒結腔中充入200 sccm N" —塊金剛石-硬質合金製品厚片放在一個 石英坩堝中，該石英坩堝在2000W的微波功率下運行15分鐘，即可實現微波快速燒結。
實施例3:在空氣條件下，兩塊氧化鋁製品中等厚度片放在一個石英坩堝中，該石英 坩堝在2000W的微波功率下運行15分鐘，即可實現微波快速燒結。
本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種微波連續化燒結材料製品的裝置，包括加熱腔體、微波發生器以及充氣和抽真空管道，其特徵是在加熱腔體的上方設有送料器，下方設有出料器，進、出料器均為兩層結構，其中送料器的上層是轉盤，下層是定盤；出料器則相反，定盤在上，轉盤在下；所述轉盤和定盤各開有一個孔，當其相對運動至孔對齊後，供石英坩堝通過。
2. 根據權利要求1所述的的裝置，其特徵是加熱腔體設有與該腔體密封的石英管，該 石英管內部套有一個用於傳輸燒結試樣的細石英管，在細石英管上方加了一個環狀蓋筒。
3. 根據權利要求1或2所述的的裝置，其特徵是加熱腔體由連通的預熱腔、燒結腔和 冷卻腔組成，它們自上而下排列。
4. 根據權利要求1所述的的裝置，其特徵是在送料器的定盤的下方設有計數器，計數 器為光電傳感器。
5. 根據權利要求1或4所述的的裝置，其特徵是在計數器和加熱腔體的預熱腔之間設有起氣流均化作用的圓筒蓋板。
6. —種利用權利要求1至5中任一權利要求所述裝置實現微波連續化燒結材料製品的方法，其特徵是採用包括以下步驟的方法(1) 送料將若干個裝有生料的石英坩堝放入位於送料器的上層轉盤上方的呈管狀 的生料倉中，當轉盤中的孔不斷地旋轉到與下層定盤中的孔對齊時，生料倉內的石英坩堝 也不斷地由對齊的孔掉入加熱腔體的預熱腔中，位於定盤下方的計數器隨之計數；(2) 充氣向燒結腔中充入保護氣體，略高於常壓，以排除腔體內空氣；(3) 預熱在1500 2500W的微波功率下，生料在預熱腔中被預熱，完成脫蠟過程，隨著石英坩堝一個一個被送出，已脫蠟的半熟料進入燒結腔；(4) 微波燒結在微波能量的作用下，半熟料在燒結腔中被快速燒結，隨之石英坩 堝一個一個被送出，已燒結的熟料進入冷卻腔；(5) 冷卻熟料在冷卻腔中冷卻，隨之石英坩堝一個一個落在位於冷卻腔下方的出 料器的定盤上；(6) 出料與此同時，當出料器的下層轉盤中的孔不斷地旋轉到與上層定盤中的孔 對齊時，定盤上的石英坩堝也不斷地由對齊的孔一個一個掉下並被送走。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵是所述的生料是金剛石-硬質合金材料。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特徵是保護氣體為N2或惰性氣體。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵是惰性氣體採用Ar。
10. —種將權利要求1至5中任一權利要求所述的裝置，在其加熱腔體中實現非氧化 物的連續燒結過程中的應用，或者實現多種氧化物的連續燒結過程中的應用。
全文摘要
本發明是一種微波連續化燒結材料製品的裝置，包括加熱腔體、微波發生器以及充氣和抽真空管道，並且在加熱腔體的上方設有送料器，下方設有出料器，進、出料器均為兩層結構，其中送料器的上層是轉盤，下層是定盤；出料器則相反，定盤在上，轉盤在下；所述轉盤和定盤各開有一個孔，當其相對運動至孔對齊後，供石英坩堝通過。本裝置可完成送料、充氣和抽真空、預熱、微波燒結、冷卻和出料工作，從而能夠實現對材料製品的微波連續化燒結，並且在其加熱腔體中能夠實現非氧化物和多種氧化物的連續燒結。本裝置不僅結構簡單，而且燒結速率快，無環境汙染。
文檔編號C04B35/64GK101186513SQ20071016889
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月14日 優先權日2007年12月14日
發明者建 周, 曾春年, 歐陽世翕, 進 陳 申請人:武漢理工大學