用于制备一端封闭Na-β″-Al₂O₃陶瓷管的冷等静压成型模具的制作方法

专利名称：用于制备一端封闭Na-β″-Al₂O₃陶瓷管的冷等静压成型模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种冷等静压成型陶瓷管的模具，特别是一种用于冷等静压成型 一端封闭Na-β丨‘-Al2O3陶瓷管坯的模具。
背景技术：
陶瓷的成型过程是陶瓷材料制备工艺过程中的一个重要环节，直接影响最终陶 瓷制品的形状、尺寸、性能及生产成本等。目前可用于成型陶瓷管的成型方法有挤出成 型、注射成型及冷等静压成型等。专利02115604. 2和00136834. 6分别提供了陶瓷管的 挤出成型和注射成型方法。它们都需要添加较复杂的有机物添加剂，制备工艺复杂，且需 要脱蜡或固化等步骤。冷等静压成型利用液体不可压缩性质，对成型坯体从各个方向均 勻施压，可以获得较高的坯体致密度和均勻性，且可成型不同尺寸和形状的陶瓷制品。专 利200520047794. 3公布了一种用于等静压成型两端开口陶瓷管的模具。NaS电池具有高 比能量、比功率等特点，有广泛应用前景。Na-β “ -Al2O3管(固体电解质)作为其关键 部件，具有一端封闭、薄壁、大长径比等特点，在制造过程中对素坯的成型工艺要求非常高。 成型出高强度、高致密度、高尺寸精度和质地均勻的陶瓷管坯体是烧结高强度、高导电率 Na-β “ -Al2O3管的关键和前提条件。
发明内容本实用新型提供一种用于制备一端封闭Na-β “ -Al2O3陶瓷管的冷等静压成型模 具，其结构简单，且使用这种模具成型出来的陶瓷管坯体致密度高、尺寸精确、产品合格率 高，可用于批量生产。本实用新型的技术方案如下成型时粉体放入刚性芯模和筒形弹性模之间的空腔中，粉体两端分别是橡胶圈和 橡胶塞，为保证成型陶瓷管底部完整、防止橡胶塞和陶瓷粉体间高压下粘附，可以在橡胶塞 与粉体之间垫一层或两层光滑、软薄片，如纸片。粉体填充完毕后用塑料膜将整个模具真 空包封，放入等静压机腔体中加压成型。使用塑料膜包封即可防止油渗入模具内部，也可防 止模具外部灰尘进入等静压机腔体内而污染液压油。加压完毕后，取出模具，依次取下橡胶 塞和弹性模，成型陶瓷管坯卸压后体有一定反弹而与刚性芯模间有一定间隙，而易于从刚 性芯模上取下。所述刚性芯模要有足够的硬度及光洁度以保证成型陶瓷管内壁的光洁度，可以使 用常见钢或硬铝等材料。刚性芯模顶端有圆角以保证成型陶瓷管底部完整性，刚性芯模底 端的圆台用于限定橡胶圈的位置并与弹性模底端配合；所述的圆台外径大于筒形弹性模内 径0. 2 Imm ；所述橡胶圈的内径比刚性芯模外径小0. 2 1mm，橡胶圈外径、橡胶塞直径比 筒形弹性模内径大0.2 1mm。所述橡胶圈、橡胶塞分别用于成型时陶瓷管口端和底端的粉体密封，要有适当的弹性。所述弹性模为等静压成型时主要受压部件，要求其具有耐油性和良好的弹性，其 内壁要求具有一定的光洁度以保证成型后的陶瓷管外壁的光洁度，一般使用耐油橡胶材 料。本实用新型所述模具结构简单、易于操作使用，成型出的Na-β “ -Al2O3陶瓷管坯 产品合格率高、内外管壁光洁度高、形状及尺寸精确且具有足够强度，可根据需要进行车加 工处理等。所述模具使用不受粉体成分限制，也可用于成型其他具有薄壁、大尺寸、大长径 比等特点的陶瓷管。选用性能合适的粉体可以获得较高致密度和强度的陶瓷管坯体，而易 于加工处理及烧结致密。

图1为本实用新型所述模具的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 一种用于制备一端封闭Na-β “ -Al2O3陶瓷管的冷等静压成型模具，包 括有刚性芯模7、橡胶圈5、橡胶塞8、筒形弹性模4、圆台3，橡胶圈5套在刚性芯模7端部， 筒形弹性模4套在刚性芯模7与橡胶圈5外，筒形弹性模4的底端塞有圆台3，所述的圆台 3紧贴刚性芯模7及橡胶圈5的端面；刚性芯模7与筒形弹性模4之间的空腔填充粉体6包 覆在刚性芯模7四周及顶端后，上端垫上纸片1，筒形弹性模4的端部用用橡胶塞8封口。刚性芯模7用45#钢车加工至所需尺寸与光洁度，其直径应比所需陶瓷管内径小 0. 1 0. 5mm，视具体陶瓷管内径大小而定，其底部圆台3的外径比筒形弹性模4的内径大 0. 5mm，其顶部圆角2半径大小根据陶瓷管内径大小而定。弹性模4内径根据陶瓷粉体等静 压收缩率和所要求成型陶瓷管坯体外径决定。橡胶圈5内径比刚性芯模7外径小0. 5mm，橡 胶圈5外径比弹性模4内径大0. 5mm，橡胶塞8直径比弹性模内径大0. 5mm。成型时，首先 将橡胶圈5套在刚性芯模7底部，然后将弹性模4套在刚性芯模7与橡胶圈5外，将一环形 加料漏斗放在弹性模4与刚性芯模7顶端的孔隙中，并通过该漏斗加料，粉料接近填满时， 取下加料漏斗，继续加料至粉体平面高出刚性芯模7顶端，将粉料震实并保证最后粉体6平 面高出刚性芯模7顶端平面3 5mm，加料完毕，压制直径较大的陶瓷管坯时可在粉体上面 垫入薄纸片1两层以防止管底破裂，然后盖上橡胶塞8，用塑料膜将整个模具真空包封后放 入等静压机，在100 250MPa等静压成型。卸压后，取出模具，依次去掉塑料膜，取下橡胶 塞8和弹性模4，即可取下成型后陶瓷管坯体。实施例2 刚性芯模7用45#钢车加工至所需尺寸与光洁度，其直径为Φ 23. 5mm, 其底部圆台3的外径为Φ 36mm，其顶部圆角2半径为5mm。弹性模4内径为35. 5mm，橡胶圈 5内径为Φ23πιπι，橡胶圈5外径为Φ36πιπι，橡胶塞8直径为Φ36πιπι。使用按Na-β ‘‘ -Al2O3 成分球磨混合后喷雾干燥的粉体，按照实施例一操作方法装模、等静压，所得管坯尺寸为外 径 Φ 30. 5mm、内径 Φ 23. 7mm、长 200mm。实施例3 刚性芯模7用45#钢车加工至所需尺寸与光洁度，其直径为Φ46. 5mm, 其底部圆台3的外径为Φ55. 5mm，其顶部圆角2半径为10mm。弹性模4内径为55mm，橡 胶圈5内径为Φ46πιπι，橡胶圈5外径为Φ55. 5mm，橡胶塞8直径为Φ55. 5mm。使用按Na-β “ -Al2O3成分球磨混合后喷雾干燥的粉体，按照实施例一操作方法装模、等静压，所 得管坯尺寸为外径Φ51.5ι πι、内径Φ46. 8mm、长260mm。
权利要求一种用于制备一端封闭Na β″ Al2O3陶瓷管的冷等静压成型模具，其特征在于包括有刚性芯模、橡胶圈、橡胶塞、筒形弹性模、圆台，橡胶圈套在刚性芯模端部，筒形弹性模套在刚性芯模与橡胶圈外，筒形弹性模的底端塞有圆台，所述的圆台紧贴刚性芯模及橡胶圈的端面；刚性芯模与筒形弹性模之间的空腔填充粉体包覆在刚性芯模四周及顶端后，筒形弹性模的端部用用橡胶塞封口。
2.根据权利要求1所述的等静压模具，其特征在于所述刚性芯模采用钢或硬铝材料； 刚性芯模顶端有圆角，所述的圆台外径大于筒形弹性模内径0. 2 Imm ；所述橡胶圈的内径 比刚性芯模外径小0. 2 1mm，橡胶圈外径、橡胶塞直径比筒形弹性模内径大0. 2 1mm。
3.根据权利要求1所述的等静压模具，其特征在于所述的橡胶塞与筒形弹性模内的 粉体之间垫有纸片。
专利摘要本实用新型涉及一种用于制备一端封闭Na-β″-Al2O3陶瓷管的冷等静压成型模具，其特征在于包括有刚性芯模、橡胶圈、橡胶塞、筒形弹性模、圆台，橡胶圈套在刚性芯模端部，筒形弹性模套在刚性芯模与橡胶圈外，筒形弹性模的底端塞有圆台，所述的圆台紧贴刚性芯模及橡胶圈的端面；刚性芯模与筒形弹性模之间的空腔填充粉体包覆在刚性芯模四周及顶端后，筒形弹性模的端部用橡胶塞封口。本实用新型所述模具结构简单、易于操作使用，所述方法成型出的陶瓷管产品合格率高、光洁度高、形状及尺寸精确且内部无缺陷。可用于成型Na-β″-Al2O3管坯及其他具有薄壁、大尺寸、大长径比等特点的陶瓷管坯。
文档编号B28B21/76GK201645646SQ200920180630
公开日2010年11月24日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者宋春军, 张建, 秦晓英, 辛红星 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院