專利名稱：立式潔凈燒結(jié)制備陶瓷管的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷管的燒制方法，具體涉及如氧化鋯陶瓷管、β-氧化鋁電介質(zhì)陶瓷 管、BCFN透氧膜介質(zhì)陶瓷管等特種陶瓷管的燒制方法。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，某些特種功能性應(yīng)用的陶瓷管制品如氧化鋯陶 瓷管、鈉硫電池用氧化鋁電介質(zhì)陶瓷管、焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)品氧化重整制氫裝置所需的 BCFN( 一種合成的特種多晶化合物)透氧膜介質(zhì)陶瓷管等等的市場需求越來越大。這些特種陶瓷管燒結(jié)制成的普遍特點，一是要求高溫環(huán)境至1600°C左右進行燒 結(jié)；二是要求高溫環(huán)境氣氛潔凈(如干凈空氣、富氧空氣或與其基體相適應(yīng)的特殊氣氛等 等)；三是燒結(jié)致密的溫度帶較窄，如要求溫度范圍在TS士(5 10°C )，TS為燒結(jié)溫度的標(biāo) 準(zhǔn)值，超出此溫度范圍可能導(dǎo)致燒結(jié)不足或燒結(jié)過度；四是采用現(xiàn)有的平躺放置燒結(jié)工藝 時，因其縱向與橫向均會收縮，加之自重原因會導(dǎo)致陶瓷管成品彎曲、變扁等致命缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)制備陶瓷管的工藝方法， 以克服現(xiàn)有技術(shù)窯內(nèi)溫差大、陶瓷管易變形以及難以維持某一特定氣氛等缺陷。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種立式潔凈燒結(jié)制備陶瓷 管的工藝方法，將待燒結(jié)的陶瓷素坯管直立懸掛在一個管狀的坩堝內(nèi)，所述坩堝由氧化鎂 耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成，陶瓷素坯管與坩堝的內(nèi)壁不接觸，將上述坩堝連 同陶瓷素坯管一起置于高溫窯爐中進行燒結(jié)，制得所述陶瓷管。優(yōu)選地，在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端預(yù)制一個直徑大于坩堝內(nèi)徑的凸頭，陶 瓷素坯管插入坩堝內(nèi)，所述凸頭座落在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好 出爐后，將所述凸頭去除。優(yōu)選地，在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端預(yù)制一個直徑大于坩堝內(nèi)徑的喇叭口， 在坩堝的上沿放置一個套環(huán)，所述套環(huán)與待燒結(jié)的陶瓷素坯管同材質(zhì)，陶瓷素坯管插入坩 堝內(nèi)，所述喇叭口與套環(huán)相配合，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好出爐后，將所述喇 叭口去除。進一步地，所述喇叭口的開口角度為35°、5°優(yōu)選地，在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端同一直線上預(yù)設(shè)一對沿直徑方向的通 孔，通孔內(nèi)插入一根由耐火材料制成的棒銷作為吊棒，陶瓷素坯管插入坩堝內(nèi)，所述吊棒的 兩端搭在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好出爐后，將陶瓷管上端帶有通 孔的一段去除。進一步地，所述坩堝的下端設(shè)有堝底，陶瓷素坯管的下端與堝底之間留有空隙，所 述空隙內(nèi)放置氣氛揮發(fā)物質(zhì)；坩堝上面蓋有一個堝蓋，將陶瓷素坯管完全封閉在坩堝與堝 蓋圍成的空腔中，堝蓋也由氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成。
本發(fā)明的有益效果是將陶瓷素坯管直立懸掛在一個氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳 化硅耐火材料坩堝內(nèi)進行燒結(jié)，不會受外力作用而發(fā)生橫向類似彎曲、變扁等變形，由于氧 化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料具有很好的導(dǎo)熱性能，在坩堝內(nèi)部可以營造一個均 溫的燒結(jié)環(huán)境，有利于保證特種陶瓷管燒結(jié)時對溫度范圍的苛刻要求；由于氧化鎂耐火材 料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料具有高溫化學(xué)性能穩(wěn)定、荷重軟化溫度極高(高于1750°C )、自 身耐火度極高(高于2000°C )、高溫時導(dǎo)熱系數(shù)仍較大的優(yōu)點，能夠發(fā)揮其作為支撐管、氣 氛密閉保持管以及作為均溫管的多重優(yōu)勢與作用。對于燒結(jié)時有特定氣氛要求的陶瓷管， 本發(fā)明也能以簡單有效的方式實現(xiàn)特定氣氛。實驗證明，本發(fā)明不僅能夠燒制出符合要求 的特種陶瓷管，而且成本也較低。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明中陶瓷素坯管一種燒制狀態(tài)的示意圖。圖2是本發(fā)明中陶瓷素坯管在坩堝內(nèi)的另一種懸掛方式的示意圖。圖3是本發(fā)明中陶瓷素坯管另一種燒制狀態(tài)的示意圖。圖4是本發(fā)明中一種陶瓷素坯管的形狀示意圖。圖5是與圖4所示陶瓷素坯管相配合的套環(huán)的示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種立式潔凈燒結(jié)制備陶瓷管的工藝方法是，在待燒結(jié)的陶 瓷素坯管1的上端預(yù)制一個凸頭11 ；然后將待燒結(jié)的陶瓷素坯管1插入一個管狀的坩堝2 內(nèi)，陶瓷素坯管1與坩堝2的內(nèi)壁不接觸，由于凸頭11的直徑大于坩堝2的內(nèi)徑，因此凸頭 11就座落在坩堝2的上沿，使陶瓷素坯管1直立懸掛在坩堝2內(nèi)，坩堝2由氧化鎂耐火材料 或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成；將上述坩堝2連同陶瓷素坯管1 一起置于窯底內(nèi)平面3上， 在高溫窯爐中進行燒結(jié)，即可制得陶瓷管。燒好出爐后，將凸頭11鋸掉即可。在上述實施例中，設(shè)置一個凸頭11是為了將待燒結(jié)的陶瓷素坯管自由地直立懸 掛在坩堝2內(nèi)。顯然，還可以采用其它方式將陶瓷素坯管懸掛在坩堝2內(nèi)，比如如圖2所示 的方式，在待燒結(jié)的陶瓷素坯管1上端預(yù)設(shè)一對沿直徑方向的通孔，通孔內(nèi)插入一根由氧 化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成的棒銷作為吊棒7，然后將陶瓷素坯管1插入 坩堝2內(nèi)，吊棒7的兩端搭在坩堝2的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好出爐后， 將陶瓷管1上端帶有通孔的一段鋸掉即可。通孔的中心位置以離陶瓷素坯管上端面25 35mm、通孔直徑4 6mm為理想選擇范圍，吊棒7的直徑較通孔直徑小0. 2mm較理想。圖3所示是本發(fā)明的另一種實施例，在待燒結(jié)的陶瓷素坯管1上端預(yù)制一個直徑 大于坩堝內(nèi)徑的喇叭口 12，在坩堝2的上沿放置一個套環(huán)5，套環(huán)5與待燒結(jié)的陶瓷素坯 管1同材質(zhì)；坩堝2的下端設(shè)有堝底22，陶瓷素坯管1的下端與堝底22之間留有空隙，該 空隙內(nèi)放置氣氛揮發(fā)物質(zhì)6 ；然后，將陶瓷素坯管1插入坩堝2內(nèi)，喇叭口 12與套環(huán)5相配 合，使陶瓷素坯管1直立懸掛在坩堝2內(nèi)，坩堝2的上沿處設(shè)計有肩沿21 (即上沿口加厚設(shè) 計)，坩堝2的上面蓋有一個堝蓋4，將陶瓷素坯管1完全封閉在坩堝2與堝蓋4圍成的空 腔中，堝蓋4也由氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成；然后，放入高溫窯爐中進行燒結(jié)，在燒結(jié)過程中，氣氛揮發(fā)物質(zhì)6可以在陶瓷素坯管1的周圍營造所需要的特定燒結(jié) 氣氛；坩堝2與堝蓋4共同形成一個能產(chǎn)生特定氣氛，且相對密閉的保持此特定氣氛和均溫 的裝置；燒好出爐后，將喇叭口 12去除即可。該實施例具有以下突出的有益效果1、通過同材質(zhì)的陶瓷素坯套環(huán)5懸掛陶瓷素坯管1。利用同種材料在高溫?zé)Y(jié)過 程中具有相同的線收縮行為特性，可以有效防止陶瓷素坯管懸掛頭收縮下滑，確保陶瓷素 坯管在整個燒結(jié)過程中均處于垂直懸掛狀態(tài)，保證其燒結(jié)成品的直線度。2、采用管狀的氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料坩堝2。利用氧化鎂耐火 材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料高溫化學(xué)性能穩(wěn)定，荷重軟化溫度極高(高于1750°C )，自身 耐火度極高(高于2000°C )，高溫時導(dǎo)熱系數(shù)仍較大的優(yōu)點，能夠發(fā)揮其作為支撐管、氣氛 密閉保持管以及作為均溫管的多重優(yōu)勢與作用。3、采用的管狀坩堝2可以根據(jù)待燒結(jié)管的長度，由多段帶對應(yīng)陰陽子口的短管套 疊拼接而成；也可做成多段多腔室，套疊成多腔室的支持管結(jié)構(gòu)，滿足大型窯爐每次燒結(jié)多 根陶瓷管的需要，大大提高產(chǎn)能。4、在坩堝2內(nèi)充填(散放)特定氣氛揮發(fā)物質(zhì)6以產(chǎn)生特定氣氛的方法簡單實用， 可以高效、低成本地滿足特定燒結(jié)氣氛要求。5、陶瓷素坯管上端采用喇叭口設(shè)計，使陶瓷素坯管在燒結(jié)過程中處于自由支撐狀 態(tài)，不會因燒結(jié)收縮時而導(dǎo)致彎曲、變扁等缺陷。喇叭口 12的開口角度以35°、5°為理 想選擇范圍，如圖4所示，具體依照陶瓷管管徑、管長、材質(zhì)密度、壁厚(或總體自重)及燒 結(jié)收縮率大小等因素調(diào)整，套環(huán)5的內(nèi)孔也設(shè)置與喇叭口 12相同的開口角度，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種立式潔凈燒結(jié)制備陶瓷管的工藝方法，其特征是將待燒結(jié)的陶瓷素坯管直立 懸掛在一個管狀的坩堝內(nèi)，所述坩堝由氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成，陶 瓷素坯管與坩堝的內(nèi)壁不接觸，將上述坩堝連同陶瓷素坯管一起置于高溫窯爐中進行燒 結(jié)，制得所述陶瓷管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端預(yù)制 一個直徑大于坩堝內(nèi)徑的凸頭，陶瓷素坯管插入坩堝內(nèi)，所述凸頭座落在坩堝的上沿，使陶 瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好出爐后，將所述凸頭去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端預(yù)制 一個直徑大于坩堝內(nèi)徑的喇叭口，在坩堝的上沿放置一個套環(huán)，所述套環(huán)與待燒結(jié)的陶瓷 素坯管同材質(zhì)，陶瓷素坯管插入坩堝內(nèi)，所述喇叭口與套環(huán)相配合，使陶瓷素坯管直立懸掛 在坩堝內(nèi)，燒好出爐后，將所述喇叭口去除。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝方法，其特征是所述喇叭口的開口角度為35°、5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是在所述待燒結(jié)的陶瓷素坯管上端預(yù)設(shè) 一對沿直徑方向的通孔，通孔內(nèi)插入一根由耐火材料制成的棒銷作為吊棒，陶瓷素坯管插 入坩堝內(nèi)，所述吊棒的兩端搭在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內(nèi)，燒好出爐 后，將陶瓷管上端帶有通孔的一段去除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的工藝方法，其特征是所述坩堝的下端設(shè)有堝底，陶 瓷素坯管的下端與堝底之間留有空隙，所述空隙內(nèi)放置氣氛揮發(fā)物質(zhì)；坩堝上面蓋有一個 堝蓋，將陶瓷素坯管完全封閉在坩堝與堝蓋圍成的空腔中，堝蓋也由氧化鎂耐火材料或重 結(jié)晶碳化硅耐火材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種立式潔凈燒結(jié)制備陶瓷管的工藝方法，將待燒結(jié)的陶瓷素坯管直立懸掛在一個管狀的坩堝內(nèi)，所述坩堝由氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料制成，陶瓷素坯管與坩堝的內(nèi)壁不接觸，將上述坩堝連同陶瓷素坯管一起置于高溫窯爐中進行燒結(jié)，制得所述陶瓷管。本發(fā)明將陶瓷素坯管直立懸掛在一個氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料坩堝內(nèi)進行燒結(jié)，不會受外力作用而變形，由于氧化鎂耐火材料或重結(jié)晶碳化硅耐火材料具有很好的導(dǎo)熱性能，在坩堝內(nèi)部可以營造一個均溫的燒結(jié)環(huán)境，有利于保證特種陶瓷管燒結(jié)時對溫度范圍的苛刻要求；管狀的坩堝能夠發(fā)揮其作為支撐管、氣氛密閉保持管以及作為均溫管的多重優(yōu)勢與作用。對于燒結(jié)時有特定氣氛要求的陶瓷管，本發(fā)明也能以簡單有效的方式實現(xiàn)特定氣氛。
文檔編號C04B35/64GK102101777SQ20091020154
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者董劍青 申請人:淮杰電熱科技(上海)有限公司