高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具的制作方法

1.本实用新型涉及一种高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具，属于陶瓷材料制造技术领域。


背景技术：

2.高纯氧化铝陶瓷材料具有机械强度高、硬度大、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、绝缘性能好等一系列优点，因此，高纯氧化铝陶瓷已经成为航空航天、机械、电子、石油化工等行业不可替代的关键材料。同时，它也是目前生产量最大，应用范围最广的先进陶瓷材料之一。
3.复杂结构陶瓷部件的制备，首要问题就是高质量坯体的成型，但是现有的成型技术难以满足大尺寸陶瓷复杂件的生产要求。相较于传统成型，凝胶注模成型作为一种新颖的胶态成型方法优势明显：(1)近净尺寸成型，浆料在模具中原位固化成型，适于制备各种形状陶瓷部件，减少了后续冷加工成本；(2)成型体密度高、微结构均匀性好、强度高；(3)所需装备简单，操作简便；但是凝胶注模成型也有一些不足，特别是在进行大件空心制品的制备过程中，陶瓷坯体的排水及收缩控制不当，极易出现坯体变形、开裂等问题，导致产品无法满足使用要求，生产效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：提出一种高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具，应用该高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具生产时，能够有效解决凝胶注模成型空心产品易变形开裂的问题，产品合格率高。
5.本实用新型所述的高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具，包括下模板，下模板顶面通过粘结剂固定有内模和外模，内模设置在外模内部，外模内壁、内模外壁和下模板顶面围成开口注料腔；下模板为石膏板；内模包括具有支撑强度的弹性体层，具有支撑强度的弹性体层外周包裹有疏水层。
6.具体工作过中，将合适大小的内模和外模分别通过其自身重力和软性粘结剂安装固定在下模板上方，模具组装完成；然后将事先准备好的高纯氧化铝注凝成型料浆沿外模的内壁缓缓注入模具的注料腔内，待到达预定尺寸时停止浇注；观察周围有无漏浆情况，如无异常，在整套模具上方覆盖塑料薄膜，防止水分蒸发；料浆开始不断发生交联反应，凝胶反应产生的水和料浆中原有的水分缓慢地通过石膏板排除，坯体缓慢收缩，内模不断受到挤压产生变形，随着干燥和收缩的进行，坯体强度逐渐增大；静置48小时后，坯体有足够的强度，依次将内模和外模去除；随后，将坯体在恒温恒湿条件下继续干燥，坯体继续缓慢收缩，直到收缩完成不再失水，便可得到高强度高质量的高纯氧化铝陶瓷坯体。制得的坯体经过加工及烧制，便可得到高纯度高质量的氧化铝陶瓷，满足客户的需求。脱模时，先用外力将内模向上提拉，内模底端与下模板脱离，完成内模的脱模，然后在向上提拉外模，外模底端与下模板脱离，完成外模的脱模；通过软性粘结剂的粘结性能是可破坏性的，且不会对下模板造成损伤。
7.内模受压变形收缩，配合石膏板的吸水特性，解决了凝胶注模成型空心产品易变形开裂的问题，内模既具有支撑强度，又可以在受压时收缩变形；并且模具成本价格低，既降低了生产成本又保证了产品质量。在生产时，可以根据实际需要选用不同尺寸的内模和外模；并且可根据料浆的固含量调整内模的硬度，还可以根据料浆固含量及粉料粒径的大小来选用不同孔径大小的石膏板，从而精准控制料浆的脱水及收缩速率，从而制备符合要求的高纯氧化铝陶瓷。
8.优选的，所述的外模为氧化铝陶瓷模，且氧化铝陶瓷模内表面为光滑面，一方面有利于避免杂质的引入，另一方面坯体成型后易脱模。
9.优选的，所述的具有支撑强度的弹性体层的材质为海绵，不同强度的海绵材料用做内模既保证了注凝成型过程中的坯体支撑及排水效果，又保证了坯体在排水及干燥收缩时，不产生应力裂纹。
10.优选的，所述的内模为圆柱形或棱柱形，外模内壁呈圆柱形或棱柱形，可以根据实际需要选用具有合适形状的内模和外模。
11.优选的，所述的下模板顶面、弹性体层外表面和疏水层外表面均为光滑面，方便成型坯体的脱模。
12.优选的，所述的下模板上表面标记有内模固定标示线和外模固定标示线，方便内模和外模的定位安装，尽可能的保证内模和外模同轴。
13.优选的，所述的下模板顶面中部设有多个锥形定位凸起。下模板顶面为光滑面，且内模底面也相对光滑，当内模通过软性粘结剂与下模板固定时易出现错位现象，而锥形定位凸起能够插入内模底面，对内模进行定位，防止内模意外错位影响内模和外模同轴。
14.本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：
15.本实用新型结构设计合理，能够有效解决凝胶注模成型空心产品易变形开裂的问题，产品合格率高；并且模具成本价格低，降低了生产成本。
附图说明
16.图1是高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具结构示意图；
17.图2是下模板结构示意图。
18.图中：1、下模板；2、疏水层；3、弹性体层；4、塑料薄膜；5、注料腔；6、外模；7、锥形定位凸起；8、内模固定标示线；9、外模固定标示线。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型做进一步描述：
20.如图1和图2，本实用新型所述的高纯氧化铝陶瓷凝胶注模成型用模具，包括下模板1，下模板1顶面通过粘结剂固定有内模和外模6，内模设置在外模6内部，外模6内壁、内模外壁和下模板1顶面围成开口注料腔5；下模板1为石膏板；内模包括具有支撑强度的弹性体层3，具有支撑强度的弹性体层3外周包裹有疏水层2。
21.本实施例中：
22.外模6为氧化铝陶瓷模，且氧化铝陶瓷模内表面为光滑面，一方面有利于避免杂质的引入，另一方面坯体成型后易脱模。
23.具有支撑强度的弹性体层3的材质为海绵，不同强度的海绵材料用做内模既保证了注凝成型过程中的坯体支撑及排水效果，又保证了坯体在排水及干燥收缩时，不产生应力裂纹。
24.内模为圆柱形或棱柱形，外模6内壁呈圆柱形或棱柱形，可以根据实际需要选用具有合适形状的内模和外模6。
25.下模板1顶面、弹性体层3外表面和疏水层2外表面均为光滑面，方便成型坯体的脱模。
26.下模板1上表面标记有内模固定标示线8和外模固定标示线9，方便内模和外模6的定位安装，尽可能的保证内模和外模6同轴。
27.下模板1顶面中部设有多个锥形定位凸起7。下模板1顶面为光滑面，且内模底面也相对光滑，当内模通过软性粘结剂与下模板1固定时易出现错位现象，而锥形定位凸起7能够插入内模底面，对内模进行定位，防止内模意外错位影响内模和外模6同轴。
28.具体工作过中，将合适大小的内模和外模6分别通过其自身重力和软性粘结剂安装固定在下模板1上方，且锥形定位凸起7插入内模底端，模具组装完成；然后将事先准备好的体积分数52％的高纯氧化铝注凝成型料浆沿外模6内壁缓缓注入模具的注料腔5内，待到达预定尺寸时停止浇注；观察周围有无漏浆情况，如无异常，在整套模具上方覆盖塑料薄膜4，防止水分蒸发；料浆开始不断发生交联反应，凝胶反应产生的水和料浆中原有的水分缓慢地通过石膏板排除，坯体缓慢收缩，内模不断受到挤压产生变形，随着干燥和收缩的进行，坯体强度逐渐增大；静置48小时后，坯体有足够的强度，依次将内模和外模6去除；随后，将坯体在恒温恒湿条件下继续干燥，坯体继续缓慢收缩，直到收缩完成不再失水，便可得到高强度高质量的高纯氧化铝陶瓷坯体。制得的坯体经过加工及烧制，便可得到高纯度高质量的氧化铝陶瓷，满足客户的需求。脱模时，先用外力将内模向上提拉，内模底端与下模板1脱离，完成内模的脱模，然后在向上提拉外模6，外模6底端与下模板1脱离，完成外模6的脱模；通过软性粘结剂的粘结性能是可破坏性的，且不会对下模板1造成损伤。
29.内模受压变形收缩，配合石膏板的吸水特性，解决了凝胶注模成型空心产品易变形开裂的问题，内模既具有支撑强度，又可以在受压时收缩变形；并且模具成本价格低，既降低了生产成本又保证了产品质量。在生产时，可以根据实际需要选用不同尺寸的内模和外模6；并且可根据料浆的固含量调整内模的硬度，还可以根据料浆固含量及粉料粒径的大小来选用不同孔径大小的石膏板，从而精准控制料浆的脱水及收缩速率，从而制备符合要求的高纯氧化铝陶瓷。