專利名稱：高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)用的新材料部件結(jié)構(gòu)及其制造方法，具體說是一種網(wǎng)紋管及其制造方法，主要用于彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)中。
背景技術(shù)：
網(wǎng)紋管是彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)中的關(guān)鍵部件，每臺(tái)印刷模切機(jī)需要4個(gè)網(wǎng)紋管，而且網(wǎng)紋管是耗材類產(chǎn)品。因此網(wǎng)紋管的市場(chǎng)大，前景十分廣闊。目前，網(wǎng)紋管主要以傳統(tǒng)的金屬網(wǎng)紋管為主，傳統(tǒng)的金屬網(wǎng)紋管耐磨性能差，使用壽命短，通常只有10天左右，因此滿足不了當(dāng)今高速彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)的要求。近來國外(如美國、日本、歐洲)對(duì)傳統(tǒng)的金屬網(wǎng)紋管進(jìn)行了改進(jìn)，即采用在金屬管表面進(jìn)行氧化鋁陶瓷涂層來制備網(wǎng)紋管，這種辦法其耐磨性能雖有一定改善，陶瓷涂層網(wǎng)紋管雖比金屬網(wǎng)紋管耐磨性能提高，但由于氧化鋁陶瓷涂層與基底材料在熱膨脹系數(shù)和彈性模量上的差異，存在的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致使用過程中會(huì)出現(xiàn)微小裂紋，從而也會(huì)影響印刷質(zhì)量，縮短了使用壽命，一般為一個(gè)月至兩個(gè)月。而且國內(nèi)自己還不能生產(chǎn)這種陶瓷涂層網(wǎng)紋管，幾乎全部從國外進(jìn)口，且價(jià)格昂貴，其平均價(jià)格達(dá)到7000元/件。因此很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有彩色包裝紙箱印刷機(jī)網(wǎng)紋管的不足，開發(fā)一種耐磨性更好、使用壽命長，且成本低的新型彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)網(wǎng)紋管。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)網(wǎng)紋管的制造方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種彩色包裝紙箱印刷模切機(jī)網(wǎng)紋管，其特征在于所述的網(wǎng)紋管為全陶瓷網(wǎng)紋管。根據(jù)網(wǎng)紋管對(duì)材料耐磨性、強(qiáng)度、韌性的要求，同時(shí)考慮降低制造成本，所述的全陶瓷網(wǎng)紋管是選擇氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料來制備全陶瓷網(wǎng)紋管的，為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷；其重量和成本比氧化鋯陶瓷低，但其耐磨性和強(qiáng)度與韌性又比氧化鋁陶瓷涂層要好的多。本發(fā)明的產(chǎn)品三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度≥500-600MPa；斷裂韌性≥6.8-10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200-1500GPa。
本發(fā)明的制作采用凝膠注模成型工藝來制備全陶瓷網(wǎng)紋管，方法簡便可行；但考慮到陶瓷網(wǎng)紋管尺寸較大，為避免排膠時(shí)開裂，成型時(shí)引入應(yīng)力緩釋劑來調(diào)節(jié)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和彈性模量，為避免干燥時(shí)因干燥速率控制不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)品變形和產(chǎn)生裂紋，提出一種新的干燥方法，即把成型脫模后的坯體置于聚乙二醇水溶液中進(jìn)行干燥，試驗(yàn)表明這是一種有效的方法。同樣為保證陶瓷網(wǎng)紋管燒結(jié)時(shí)不產(chǎn)生變形，采用立式燒結(jié)(包括吊燒)工藝，效果明顯。所述的全陶瓷網(wǎng)紋管制造工藝流程為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷粉料制備—→球磨—→攪拌磨(引入分散劑、pH值調(diào)節(jié))制取高固相陶瓷漿料—→凝膠注模—→干燥—→燒結(jié)—→研磨加工—→高精度陶瓷網(wǎng)紋管。
其中，所述的ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷粉料制備是將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料按照任意比列進(jìn)行混合(或按照100份氧化鋯粉料∶20-80份氧化鋁粉料進(jìn)行配比)；所述的球磨是將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料放入球磨機(jī)和攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉碎；所述的攪拌磨制取高固相陶瓷漿料是將粉碎后的氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料置入攪拌機(jī)內(nèi)按照100份混合料加入30-50份水進(jìn)行攪拌，并加入按照100份混合料∶0.5-1份的一般陶瓷用的分散劑，同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，pH值在5-6之間。從而制備出固相含量達(dá)到55vol％的復(fù)相陶瓷懸浮體；所述的凝膠注模是將高固相陶瓷漿料注入不含氣孔的金屬模具或塑料模具中成型；所述的干燥是將注模成型凝固的含水份陶瓷坯體在聚己二醇溶液中進(jìn)行干燥；所述的燒結(jié)是將干燥后的注模成型陶瓷坯體置于梭式窯高溫?zé)Y(jié)窯爐燒結(jié)；所述的研磨加工是將燒結(jié)好的坯體放在研磨加工裝置上進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋管的內(nèi)園外園研磨加工。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于鑒于網(wǎng)紋管尺寸較大，一般外徑為200-280mm，長度為1.6-2.2mm，且厚度較大；因此采用凝膠注模成型技術(shù)，工藝簡便，靈活可靠。
為避免凝膠注模成型的大尺寸厚截面陶瓷產(chǎn)品在干燥或脫脂過程中因內(nèi)應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋等缺陷，可引入少量應(yīng)力緩釋劑，或在聚己二醇水溶液中進(jìn)行干燥，從而可有效解決陶瓷網(wǎng)紋管坯體的裂紋問題。
采用比較成熟的凝膠注模成型技術(shù)，工藝簡便，制造成本較低。由于該產(chǎn)品尺寸大，為避免成型坯體干燥開裂；在聚己二醇水溶液中進(jìn)行干燥，從而有效解決陶瓷網(wǎng)紋管坯體的干燥裂紋問題。通常凝膠注模成型產(chǎn)品一般采用陰干或加熱干燥，由于應(yīng)力不均勻，容易導(dǎo)致大尺寸陶瓷產(chǎn)品開裂。為避免排膠過程中產(chǎn)生裂紋等缺陷，成型坯體中引入少量應(yīng)力緩釋劑，來調(diào)節(jié)有機(jī)單體聚合交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和彈性模量，效果明顯。
本項(xiàng)目采用ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷來制備全陶瓷網(wǎng)紋管，從而克服了金屬與陶瓷涂層由于熱膨脹系數(shù)和彈性模量上的差異產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致使用過程中會(huì)出現(xiàn)微小裂紋的問題。此外，由于ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性和耐磨性比氧化鋁陶瓷涂層更好，因此全陶瓷網(wǎng)紋管的使用壽命更長，同時(shí)全陶瓷網(wǎng)紋管的重量也要小于金屬陶瓷網(wǎng)紋管。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例一一種彩色包裝紙箱印刷機(jī)網(wǎng)紋管，所述的網(wǎng)紋管為全陶瓷網(wǎng)紋管。根據(jù)網(wǎng)紋管對(duì)材料耐磨性、強(qiáng)度、韌性的要求，同時(shí)考慮降低制造成本，所述的全陶瓷網(wǎng)紋管是選擇氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料來制備全陶瓷網(wǎng)紋管的，為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷；本發(fā)明的制作采用凝膠注模成型工藝來制備全陶瓷網(wǎng)紋管，所述的全陶瓷網(wǎng)紋管制造工藝流程為1、將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料按照按照100份氧化鋯粉料∶20份氧化鋁粉料進(jìn)行配比混合，形成混合料；2、氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料放入球磨機(jī)和攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨細(xì)和均勻混合；3、將磨細(xì)均勻的氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料置入攪拌機(jī)內(nèi)按照100份混合料加入30份水進(jìn)行攪拌，并加入按照100份混合料∶0.5份的一般陶瓷用的分散劑，同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，pH值在5-6之間。從而制備出固相含量達(dá)到55vol％的復(fù)相陶瓷懸浮體；4、將取高固相陶瓷漿料注入凝膠注模成型模具中凝固成型；5、所述的干燥是將注模成型后的胚體在聚己二醇溶液中進(jìn)行干燥；6、將干燥后的注模成型陶瓷生坯體置于梭式窯高溫?zé)Y(jié)窯爐燒結(jié)；7、將燒結(jié)好的坯體放在研磨加工裝置上進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋管的內(nèi)園外園研磨加工，從而制得本發(fā)明產(chǎn)品。
按照本實(shí)施例制得的產(chǎn)品三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度(MPa)≥500MPa；斷裂韌性≥6.8MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200。
實(shí)施例二一種彩色包裝紙箱印刷機(jī)網(wǎng)紋管，所述的網(wǎng)紋管為全陶瓷網(wǎng)紋管。根據(jù)網(wǎng)紋管對(duì)材料耐磨性、強(qiáng)度、韌性的要求，同時(shí)考慮降低制造成本，所述的全陶瓷網(wǎng)紋管是選擇氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料來制備全陶瓷網(wǎng)紋管的，為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷；本發(fā)明的制作采用凝膠注模成型工藝來制備全陶瓷網(wǎng)紋管，所述的全陶瓷網(wǎng)紋管制造工藝流程為1、將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料按照按照100份氧化鋯粉料∶80份氧化鋁粉料進(jìn)行配比混合，形成混合料；2、氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料放入球磨機(jī)和攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉碎；3、將粉碎后的氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料置入攪拌機(jī)內(nèi)按照100份混合料加入50份水進(jìn)行攪拌，并加入按照100份混合料∶1份的一般陶瓷用的分散劑，同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，pH值在5-6之間。從而制備出固相含量達(dá)到55vol％的復(fù)相陶瓷懸浮體；4、將取高固相陶瓷漿料注入凝膠注模成型模具中凝固成型；5、所述的干燥是將注模成型的坯體在聚己二醇溶液中進(jìn)行干燥或脫脂；6、將干燥或脫脂后的注模成型陶瓷坯體置于梭式窯高溫?zé)Y(jié)窯爐燒結(jié)；7、將燒結(jié)好的坯體放在研磨加工裝置上進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋管的內(nèi)園外園研磨加工，制得本發(fā)明產(chǎn)品。
按照本實(shí)施例制得的產(chǎn)品三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度(Mpa)≥600MPa；斷裂韌性≥10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1500。
權(quán)利要求
1.高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管，其特征在于所述的網(wǎng)紋管為全陶瓷網(wǎng)紋管。
2.如權(quán)利要求1所述的全陶瓷網(wǎng)紋管，其特征在于所述的全陶瓷網(wǎng)紋管是選擇氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料來制備全陶瓷網(wǎng)紋管的，為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷。
3.如權(quán)利要求1所述的全陶瓷網(wǎng)紋管，其特征在于所述的全陶瓷網(wǎng)紋管三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度≥500-600MPa；斷裂韌性≥6.8-10MPa.m 1/2，硬度(Hv)≥1200-1500。
4.一種用于制作如權(quán)利要求1所述高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于采用凝膠注模成型工藝來制備全陶瓷網(wǎng)紋管；且為避免排膠時(shí)開裂，成型時(shí)引入應(yīng)力緩釋劑來調(diào)節(jié)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和彈性模量，為避免干燥時(shí)因干燥速率控制不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)品變形和產(chǎn)生裂紋，干燥時(shí)把成型脫模后的坯體置于聚乙二醇水溶液中進(jìn)行干燥，同樣為保證陶瓷網(wǎng)紋管燒結(jié)時(shí)不產(chǎn)生變形，采用立式燒結(jié)工藝。
5.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的全陶瓷網(wǎng)紋管制造工藝流程為ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷粉料制備—→球磨—→攪拌磨(引入分散劑、pH值調(diào)節(jié))制取高固相陶瓷漿料—→凝膠注模—→干燥—→燒結(jié)—→研磨加工—→高精度陶瓷網(wǎng)紋管。
6.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的ZrO2增韌Al2O3復(fù)相陶瓷粉料制備是將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料按照任意比列進(jìn)行混合(或按照100份氧化鋯粉料∶20-80份氧化鋁粉料進(jìn)行配比)。
7.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的球磨是將氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料放入球磨機(jī)和攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉碎磨細(xì)；所述的攪拌磨制取高固相陶瓷漿料是將粉碎后的氧化鋯粉料與氧化鋁粉料混合料置入攪拌機(jī)內(nèi)按照100份混合料加入30-50份水進(jìn)行攪拌，并加入按照100份混合料0.5-1份的一般陶瓷用的分散劑，同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，pH值在5-6之間。從而制備出固相含量達(dá)到55vol％的復(fù)相陶瓷懸浮體。
8.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的凝膠注模是將取高固相陶瓷漿料注入凝膠注模成型的模具中凝固成型。
9.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的干燥是將注模成型的陶瓷坯體在聚己二醇水溶液中進(jìn)行干燥或脫脂。
10.如權(quán)利要求4所述的高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管的制造方法，其特征在于所述的燒結(jié)是將干燥或脫脂后的注模成型的陶瓷坯體置于梭式窯高溫?zé)Y(jié)窯爐燒結(jié)。
全文摘要
高性能氧化鋯增韌氧化鋁全陶瓷網(wǎng)紋管及其制造方法，根據(jù)網(wǎng)紋管對(duì)材料耐磨性、強(qiáng)度、韌性的要求，同時(shí)考慮降低制造成本，選擇氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料來制備全陶瓷網(wǎng)紋管，為ZrO
文檔編號(hào)C04B35/10GK101073939SQ200710035170
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者李順祿, 朱志超, 洪偉強(qiáng) 申請(qǐng)人:湖南華聯(lián)特種陶瓷有限公司