陶瓷金屬化產(chǎn)品裝載支架的研究和應(yīng)用

摘 要：本文通過(guò)研究一次金屬化氫爐燒結(jié)裝載產(chǎn)品用的不同材料支架，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，優(yōu)化出一種成本低、可重復(fù)使用、高的裝載質(zhì)量的材料支架。從而降低現(xiàn)有鉬支架的使用量，有效的節(jié)約了原材料成本、提升產(chǎn)品裝載質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：支架；低成本

1引言

電真空瓷殼在金屬化生產(chǎn)中需經(jīng)歷高溫?zé)Y(jié)[1]，對(duì)支架材質(zhì)和結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格。目前，鉬材料支架因其耐高溫和可重復(fù)利用特性而被廣泛使用。但鉬材料成本上升，促使我們尋找更經(jīng)濟(jì)且質(zhì)量高的替代支架。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們研究了多種材料，以期找到既經(jīng)濟(jì)又耐用的支架，以降低成本并提高生產(chǎn)效率。

2原因分析

目前，國(guó)內(nèi)陶瓷金屬化產(chǎn)品的一次金屬化燒結(jié)過(guò)程基本使用支架材料為鉬、氧化鋁、莫來(lái)石三種。這三種支架的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：

本文選用95%的氧化鋁作為支架的材料，在不同溫度下燒結(jié)，來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，并列出了對(duì)比試驗(yàn)方案A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。制定的實(shí)驗(yàn)方案A如表2所示。

3實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方案A：95%氧化鋁瓷熟燒支架、95%氧化鋁瓷素?zé)Ъ?、剛?莫來(lái)石支架

根據(jù)試驗(yàn)方案A，分別使用了不同材質(zhì)的支架進(jìn)行一次金屬化的裝載、燒結(jié)，試驗(yàn)如下：

在采用95%氧化鋁瓷素?zé)Ъ苓M(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，金屬化裝載產(chǎn)品一次燒結(jié)后，金屬化內(nèi)圈出現(xiàn)污染和支架變形問(wèn)題。相比之下，使用剛玉-莫來(lái)石支架的產(chǎn)品燒結(jié)后未見(jiàn)污染，但存在金屬化端面粘瓷和輕微變形的情況。

4原因分析

試驗(yàn)A-2顯示，素?zé)芍Ъ芤蚝姓辰Y(jié)劑，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)產(chǎn)生黑色污染，故95%氧化鋁瓷素?zé)Ъ芊桨副环穸ā?5%氧化鋁瓷熟燒支架和剛玉莫來(lái)石支架雖無(wú)污染，但存在金屬化面粘瓷和變形問(wèn)題，影響產(chǎn)品平面度。剛玉莫來(lái)石支架成本高于氧化鋁材料，因此選擇95%氧化鋁作為支架材料。前期使用燒結(jié)瓷支架時(shí)，因支架易變形、塌陷和粘瓷而放棄。分析原因在于產(chǎn)品重量大和支架角度小于產(chǎn)品倒角，導(dǎo)致支架承受壓力過(guò)大。為解決變形和粘瓷問(wèn)題，計(jì)劃增加支架壁厚和角度。據(jù)此，制定了試驗(yàn)方案B進(jìn)行測(cè)試。

5試驗(yàn)

5.1實(shí)驗(yàn)方案B-1

不同角度（30-50°）95%氧化鋁瓷熟燒支架的對(duì)比試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了30°、35°、40°、45°、50°角度的支架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)中，使用30°和35°瓷支架時(shí)，產(chǎn)品與支架匹配良好，但存在燒結(jié)時(shí)粘連問(wèn)題。45°和50°瓷支架無(wú)粘連，但角度增大導(dǎo)致產(chǎn)品與支架配合間隙增大，影響產(chǎn)品平面度。最終選擇50°瓷支架，以確保產(chǎn)品燒結(jié)質(zhì)量。

5.2實(shí)驗(yàn)方案B-2

不同厚度（2-8mm）瓷支架的對(duì)比試驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)B-2中，設(shè)計(jì)了2-8mm不同厚度的瓷支架進(jìn)行試驗(yàn)。

在一次金屬化使用厚度2mm、4mm、6mm、8mm、瓷支架裝載95%氧化鋁陶瓷金屬化產(chǎn)品一次金屬化燒結(jié)時(shí)，2mm和4mm厚度的瓷支架在多次燒結(jié)過(guò)程均會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象，從而使支架的平面度變差。但當(dāng)厚度增加到8mm時(shí)，瓷支架基本不會(huì)變形現(xiàn)象，多次重復(fù)的高溫?zé)Y(jié)后瓷支架平面度小于0.1mm。因此，結(jié)合輕巧、省氧化鋁材料、小尺寸，我們最終選定了厚度為8mm的瓷支架。

5.3 批量應(yīng)用、優(yōu)化結(jié)構(gòu)

5.3.1 瓷支架粗糙度優(yōu)化

根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇了厚度為8mm的瓷支架小批量應(yīng)用。在生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)瓷支架表面由于太過(guò)光滑，從而導(dǎo)致產(chǎn)品推進(jìn)過(guò)程中容易發(fā)生傾斜，產(chǎn)品釉面有接觸現(xiàn)象。為了解決此問(wèn)題，提高瓷支架的表面粗糙度：在毛坯車(chē)制過(guò)程使用鈍的刀具進(jìn)行陶瓷支架的車(chē)制，從而提高表面粗糙度。使用表面粗糙度儀測(cè)試粗糙度為Ra2.41，而原來(lái)的瓷支架表面粗糙度為Ra0.19°提高瓷支架表面粗糙度裝載產(chǎn)品后，燒結(jié)出爐產(chǎn)品基本無(wú)傾斜現(xiàn)象。

5.3.2 瓷支架尺寸優(yōu)化

在瓷支架的批量生產(chǎn)使用中，隨著裝載產(chǎn)品高度的增高，其裝載產(chǎn)品的穩(wěn)定性降低。為了解決此問(wèn)題，對(duì)其結(jié)構(gòu)繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化：降低了瓷支架最大外徑，增加瓷支架高度，使產(chǎn)品裝載后距離支架下端距離在5-10mm左右。

在經(jīng)過(guò)如上尺寸優(yōu)化后，隨著裝載產(chǎn)品的高度降低，其重心也隨著降低，裝載產(chǎn)品的穩(wěn)定性也提高。最為重要的是瓷支架外徑的變小，其推板磚上的產(chǎn)品裝載量也小幅度提高。

6 項(xiàng)目措施的實(shí)施和效果評(píng)價(jià)

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)和批量生產(chǎn)的不斷優(yōu)化，選用的一次金屬化裝載支架為：壁厚為8mm、表面粗糙度為Ra2.41的95%氧化鋁瓷熟燒支架進(jìn)行一次金屬化產(chǎn)品裝載，表7為使用壽命對(duì)比。

7結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的陶瓷金屬化產(chǎn)品裝載支架的研究和應(yīng)用，成功研究出了低成本、可重復(fù)使用的95%氧化鋁瓷熟燒支架進(jìn)行一次金屬化產(chǎn)品的裝載，同時(shí)通過(guò)不斷的優(yōu)化瓷支架結(jié)構(gòu)，提高了一次金屬化燒結(jié)產(chǎn)品的裝載量，實(shí)現(xiàn)了支架降本、增產(chǎn)、增效的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 高隴橋． 陶瓷-金屬材料實(shí)用封接技術(shù)（第三版）［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017