CN113929493A - 基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，属于陶瓷加工技术领域，解决了设定一种较好的增韧工艺对陶瓷表面进行增韧处理工作的问题，再将准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，对加工炉的温度以及加工时长进行控制，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作，采用成孔剂对已加工完成的陶瓷本体进行微型钻孔处理，使用搅拌装置配成混合液，经浸渍处理后的陶瓷本体置于热沉箱内，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序，对陶瓷本体先用液体对增韧并干燥，使陶瓷本体外表面完成初步增韧，再对其微孔内注入增韧粉体，使整个陶瓷外表面具有更强的韧性，从而加强陶瓷本体的表面增韧效果，增强使用效果。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷加工技术领域，具体是基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺。
背景技术
工业陶瓷，即工业生产用及工业产品用陶瓷，是精细陶瓷中的一类，这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能，由于工业陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性，可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境，已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料。
针对工业陶瓷进行表面增韧时，一般采用表面涂抹增韧剂的方式对表面进行增韧，但此种增韧方式过于单面，达不到好的增韧效果，导致对陶瓷本体使用效果不佳，未设定一种较好的增韧工艺对陶瓷表面进行增韧处理工作，使工业陶瓷达到较好的使用效果。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，包括以下步骤：
S1、碳纳米粉体制备：将碳纳米球管置于高能球磨机加工仓内，引入外部磁场，对球管进行加工打磨，制备成粉体；
S2、表面预氧化处理：将预先准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，对加工炉的温度以及加工时长进行控制，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作；
S3、表面微孔处理：向陶瓷内表面涂抹成孔剂，使成孔剂均匀附着于陶瓷内壁，再将陶瓷放置烧结炉内，对整体陶瓷进行烧结处理工作；
S4、浸渍处理：取一半所制备的粉体与乙醇进行混合，使用搅拌装置配成混合液，将已处理后的陶瓷本体放于混合液内进行浸渍处理工作；
S5、粉体热沉工作：将经浸渍处理后的陶瓷本体置于粉体专用热沉箱内，对加热温度以及时长进行把控，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序。
优选的，所述步骤S1中高能球磨机内部转速设定于150-300r/min，外部磁场设置于高能球磨机两侧，形成相对磁场，用于使粉末贴合于球磨机输出端。
优选的，所述步骤S2中陶瓷加工炉内部的预氧化温度设定在180-320℃，预氧化时长设定在1-2h，预氧化完成后，需保温2-4h。
优选的，所述步骤S3中成孔剂的内部主要成分为氢氟酸，其质量分数为10-15％，将氢氟酸置于整个陶瓷坯体内部，使氢氟酸完全渗入至陶瓷坯体内部后，静置5-10min，再对其内表面涂抹碳纳米粉体，涂抹均匀完毕后，再进行烧结工作，烧结时长控制在30-40min内。
优选的，所述步骤S4中乙醇溶液质量分数为40～90％，搅拌装置为磁力搅拌器，内部电机转速设定在200-300r/min。
优选的，所述步骤S4中对混合液进行制备时，预先对乙醇进行加热，加热至30-45℃，再将所制备的粉体投放至乙醇内，采用磁力搅拌的方式对混合液进行搅拌处理。
优选的，所述步骤S5中对粉体专用热沉箱进行使用时，需预先对陶瓷本体进行夹紧固定，内部的加热温度控制在100-150℃，加热时长控制在30-40min。
优选的，所述步骤S5中专用热沉箱内部设置有摆动器，摆动器用于将粉体均匀的洒落于陶瓷本体内部，粉体洒落完毕后，再对陶瓷本体表面进行清理打磨加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用成孔剂对已加工完成的陶瓷本体进行表面涂抹处理，因成孔剂内部含有氢氟酸，氢氟酸具有较强的腐蚀性，可对陶瓷表面内壁产生腐蚀微孔，碳纳米粉体在微孔形成过程中，会渗入至微孔内，外部磁场设置于高能球磨机两侧，形成相对磁场，用于使粉末贴合于球磨机输出端，可以使整个粉体研磨的效果更好，避免粉末分布于球磨机四周，导致研磨效果变差；
使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序，对陶瓷本体先用液体对增韧并干燥，使陶瓷本体外表面完成初步增韧，再对其微孔内注入增韧粉体，使整个陶瓷外表面具有更强的韧性，从而加强陶瓷本体的表面增韧效果，增强使用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供两种实施例
实施例1
如图1所示，基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，包括以下步骤：
S1、碳纳米粉体制备：将碳纳米球管置于高能球磨机加工仓内，引入外部磁场，对球管进行加工打磨，制备成粉体；
S2、表面预氧化处理：将预先准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，预氧化温度设定在180℃，预氧化时长设定在1h，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作；
S3、表面微孔处理：向陶瓷内表面涂抹成孔剂，使成孔剂均匀附着于陶瓷内壁，再将陶瓷放置烧结炉内，对整体陶瓷进行烧结处理工作；
S4、浸渍处理：取一半所制备的粉体与乙醇进行混合，使用搅拌装置配成混合液，将已处理后的陶瓷本体放于混合液内进行浸渍处理工作；
S5、粉体热沉工作：将经浸渍处理后的陶瓷本体置于粉体专用热沉箱内，加热温度控制在100℃，加热时长控制在30min，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序。
步骤S1中高能球磨机内部转速设定于150r/min，外部磁场设置于高能球磨机两侧，形成相对磁场，用于使粉末贴合于球磨机输出端，可以使整个粉体研磨的效果更好，避免粉末分布于球磨机四周，导致研磨效果变差。
步骤S2中陶瓷本体预氧化完成后，需保温2h，保温是确保陶瓷体表面预氧化的更彻底，能达到较好的预氧化处理效果。
步骤S3中成孔剂的内部主要成分为氢氟酸，其质量分数为10％，其中还分别含有氯化锂以及水，氯化锂以及水的含量比为2比1，将氢氟酸置于整个陶瓷坯体内部，将其均匀涂抹于陶瓷坯体内壁，使氢氟酸完全渗入至陶瓷坯体内部后，静置5min，再对其内表面涂抹碳纳米粉体，涂抹均匀完毕后，再进行烧结工作，烧结时长控制在30min内，成孔剂在烧结过程中，会进行蒸发消失，其中消失后，会在陶瓷内部留下多处纳米微孔，碳纳米粉体在微孔形成过程中，会渗入至微孔内。
步骤S4中乙醇溶液质量分数为40％，搅拌装置为磁力搅拌器，内部电机转速设定在200r/min，磁力搅拌器对整个溶液具有较好的搅拌效果，在搅拌过程中，使粉体与乙醇溶液之间接触的更佳充分，磁力搅拌器用于同时加热搅拌低粘稠度的液体或固液混合物。
步骤S4中对混合液进行制备时，需预先对乙醇进行加热，加热至30℃，再将所制备的粉体投放至乙醇内，采用磁力搅拌的方式对混合液进行搅拌处理，采用对乙醇加热的方式是为了乙醇与粉体之间达到更好的一个融合点，使粉体能快速融合于乙醇溶液内，从而提升融合度。
步骤S5中对粉体专用热沉箱进行使用时，需预先对陶瓷本体进行夹紧固定，专用热沉箱内部设置有夹紧固定机构，可对陶瓷本体进行夹紧，夹紧的同时，夹紧固定机构处于可转动状态，在进行转动时，使粉体均匀的洒落在陶瓷本体外表面，均匀的嵌入至微孔内，达到较好的加固增韧效果。
步骤S5中专用热沉箱内部设置有摆动器，摆动器用于将粉体均匀的洒落于陶瓷本体内部，粉体洒落完毕后，再对陶瓷本体表面进行清理打磨加工；
摆动器内部设置有漏网，漏网上端均匀的铺设碳纳米粉末，摆动器在进行摆动时，便可使粉体均匀洒落，陶瓷本体处于转动状态，陶瓷本体在转动过程中，可使粉体嵌入至微孔内，外部人员再对陶瓷本体外表面进行微打磨处理，再在整个陶瓷本体外表面进行镀膜刷漆处理工作，完成对整个陶瓷本体的外表面增韧工作，达到较好的增韧效果。
实施例2
如图1所示，基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，包括以下步骤：
S1、碳纳米粉体制备：将碳纳米球管置于高能球磨机加工仓内，引入外部磁场，对球管进行加工打磨，制备成粉体；
S2、表面预氧化处理：将预先准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，预氧化温度设定在320℃，预氧化时长设定在2h，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作；
S3、表面微孔处理：向陶瓷内表面涂抹成孔剂，使成孔剂均匀附着于陶瓷内壁，再将陶瓷放置烧结炉内，对整体陶瓷进行烧结处理工作；
S4、浸渍处理：取一半所制备的粉体与乙醇进行混合，使用搅拌装置配成混合液，将已处理后的陶瓷本体放于混合液内进行浸渍处理工作；
S5、粉体热沉工作：将经浸渍处理后的陶瓷本体置于粉体专用热沉箱内，加热温度控制在150℃，加热时长控制在40min，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序。
步骤S1中高能球磨机内部转速设定于300r/min，外部磁场设置于高能球磨机两侧，形成相对磁场，用于使粉末贴合于球磨机输出端。
步骤S2中陶瓷本体预氧化完成后，需保温4h。
步骤S3中成孔剂的内部主要成分为氢氟酸，其质量分数为15％，其中还分别含有氯化锂以及水，氯化锂以及水的含量比为2比1，将氢氟酸置于整个陶瓷坯体内部，使氢氟酸完全渗入至陶瓷坯体内部后，静置10min，再对其内表面涂抹碳纳米粉体，涂抹均匀完毕后，再进行烧结工作，烧结时长控制在40min内。
步骤S4中乙醇溶液质量分数为90％，搅拌装置为磁力搅拌器，内部电机转速设定在300r/min。
步骤S4中对混合液进行制备时，需预先对乙醇进行加热，加热至45℃，再将所制备的粉体投放至乙醇内，采用磁力搅拌的方式对混合液进行搅拌处理。
步骤S5中对粉体专用热沉箱进行使用时，需预先对陶瓷本体进行夹紧固定。
步骤S5中专用热沉箱内部设置有摆动器，摆动器用于将粉体均匀的洒落于陶瓷本体内部，粉体洒落完毕后，再对陶瓷本体表面进行清理打磨加工。
工作原理：预先对碳纳米粉体进行制备获取，再将准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，对加工炉的温度以及加工时长进行控制，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作，采用成孔剂对已加工完成的陶瓷本体进行涂抹处理，取一半所制备的粉体与乙醇进行混合，使用搅拌装置配成混合液，将已处理后的陶瓷本体放于混合液内进行浸渍处理工作，经浸渍处理后的陶瓷本体置于粉体专用热沉箱内，对加热温度以及时长进行把控，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序，对陶瓷本体先用液体对增韧并干燥，使陶瓷本体外表面完成初步增韧，再对其微孔内注入增韧粉体，使整个陶瓷外表面具有更强的韧性，从而加强陶瓷本体的表面增韧效果，增强使用效果。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (7)
1.基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、碳纳米粉体制备：将碳纳米球管置于高能球磨机加工仓内，引入外部磁场，对球管进行加工打磨，制备成粉体；
S2、表面预氧化处理：将预先准备好的陶瓷本体置于陶瓷加工炉内，对加工炉的温度以及加工时长进行控制，对陶瓷外表面进行预氧化处理工作；
S3、表面微孔处理：向陶瓷内表面涂抹成孔剂，使成孔剂均匀附着于陶瓷内壁，再将陶瓷放置烧结炉内，对整体陶瓷进行烧结处理工作；
S4、浸渍处理：取一半所制备的粉体与乙醇进行混合，使用搅拌装置配成混合液，将已处理后的陶瓷本体放于混合液内进行浸渍处理工作；
S5、粉体热沉工作：将经浸渍处理后的陶瓷本体置于粉体专用热沉箱内，对加热温度以及时长进行把控，使碳纳米粉体均匀热沉于陶瓷本体内部，完成对陶瓷本体的增韧工序。
2.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S1中高能球磨机内部转速设定于150-300r/min，外部磁场设置于高能球磨机两侧，形成相对磁场，用于使粉末贴合于球磨机输出端。
3.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S2中陶瓷加工炉内部的预氧化温度设定在180-320℃，预氧化时长设定在1-2h，预氧化完成后，保温2-4h。
4.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S3中成孔剂包括氢氟酸，其氢氟酸质量分数为10-15％，将氢氟酸置于整个陶瓷坯体内部，使氢氟酸均匀涂抹于陶瓷坯体内壁，静置5-10min，使氢氟酸渗入至陶瓷坯体内部后，再对其内表面涂抹碳纳米粉体，涂抹均匀完毕后，再进行烧结工作，烧结时长控制在30-40min内。
5.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S4中乙醇溶液内部乙醇质量分数为40～90％，搅拌装置为磁力搅拌器，内部电机转速设定在200-300r/min。
6.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S4中对混合液进行制备时，预先对乙醇进行加热，加热至30-45℃，再将所制备的粉体投放至乙醇内，采用磁力搅拌的方式对混合液进行搅拌处理。
7.根据权利要求1所述的基于碳纳米粉体热沉工序的陶瓷表面增韧工艺，其特征在于，步骤S5中对粉体专用热沉箱进行使用时，预先对陶瓷本体进行夹紧固定，内部的加热温度控制在100-150℃，加热时长控制在30-40min。
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