纳米陶瓷弹簧生产方法
专利汇可以提供纳米陶瓷弹簧生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种纳米陶瓷 弹簧 生产方法，其特征是：以 纳米级 ZrO2粉料为原料，加入预混液在 球磨机 中进行 研磨 混合进行料浆配制；将配制好的料浆进行 真空 脱气后加入引发剂，再注入弹簧模具中，待其 固化 后脱模，在50℃～120℃干燥0.5～3小时，得到弹簧坯体；将干燥后的弹簧坯体加热到700℃～1200℃，并保温0.5～2小时，进行排胶；将排胶后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环境中，将坯体放在浓度为30wt%～70wt%的料浆中浸浆10～30分钟；将浸浆致密后的弹簧坯体置于 支撑 体和埋粉中，放入 烧结 炉中加热至1400℃～1700℃并保温0.5～3小时进行无压绕结，得到成品。本发明具有成本低、适合大批量生产的优点，且产品 质量 稳定、可靠性高，可满足实用要求。，下面是纳米陶瓷弹簧生产方法专利的具体信息内容。
1、一种纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是：
(a)以纳米级ZrO2粉料为原料，加入预混液在球磨机中进行研磨混合进 行料浆配制；
(b)将配制好的料浆进行真空脱气后加入引发剂，再注入弹簧模具中；
(c)待料浆固化后脱模，在烘箱中加热至50℃～120℃干燥0.5～3小时， 并自然冷却，得到弹簧坯体；
(d)将自然冷却后的弹簧坯体在电阻炉中加热到700℃～1200℃，并保 温0.5～3小时，进行排胶，并自然冷却；
(e)将排胶并自然冷却后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环境中， 将坯体在浓度为30wt％～70wt％的料浆中浸浆10～30分钟；
(f)将浸浆致密后的弹簧坯体置于支撑体和埋粉中，放入烧结炉中加热 至1400℃～1700℃，并保温0.5～3小时进行无压绕结，得到成品。
2、一种纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是：
(a)以纳米级ZrO2粉料为原料，加入成型剂在练泥机中混合搅拌得到 泥料；
(b)将泥料进行真空混练后挤制成线材，并在卷簧机上卷制成弹簧坯 体；
(c)将弹簧坯体连同支撑型芯一起放入烘箱中加热至50℃～120℃，并 保温0.5～3小时，干燥后将弹簧坯体从型芯上取下，进行自然冷却；
(d)将自然冷却后弹簧坯体在电阻炉中加热到700℃～1200℃，并保温 0.5～3小时，进行排胶，排胶后再进行自然冷却；
(e)将排胶并自然冷却后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环境中， 将坯体在浓度为30wt％～70wt％的料浆中浸浆10～30分钟；
(f)将浸浆致密后的弹簧坯体置于支撑体和埋粉中，放入烧结炉中加热 至1400℃～1700℃，并保温0.5～3小时进行无压绕结，冷却后得 到成品。
3、根据权利要求1所述的纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是所述的预混液由 水、分散剂及有机单体组成。
4、根据权利要求1所述的纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是所述的引发剂为 过硫酸铵、过硫酸铵与四甲基乙二胺的混合物、过硫酸钾、过硫酸钾与四甲 基乙二胺的混合物中的一种或其组合。
5、根据权利要求3所述的纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是所述的分散剂为 聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及其盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、木 质素磺酸盐中的一种或其组合。
6、根据权利要求3所述的纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是所述的有机单体 为水溶性的羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯 酸、甲氧基聚乙二醇、单甲基丙烯酯、n-乙烯基吡咯烷酮中的一种或其组合。
7、根据权利要求2所述的纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是所述的成型剂包 括甲基纤维素、甘油、水和聚乙烯醇溶液的混合物，成型剂各成分的添加量 与陶瓷粉料的比例关系为：粉料100份，甲基纤维素3～7份，甘油1～5份， 水15～20份，聚乙醇溶液7～10份。
技术领域
本发明涉及一种非金属弹簧的生产方法，具体地说是一种纳米陶瓷弹簧 生产方法。
背景技术
发明内容
本发明的技术方案是：
提供一种纳米陶瓷弹簧生产方法，其特征是：以纳米级ZrO2粉料为原料， 其生产方法为：料浆配制→注凝成型→脱模干燥→排胶→浸浆→烧结→成品。
(a)料浆配制：以纳米级ZrO2粉料为原料，加入预混液在球磨机中进 行研磨混合配制料浆；
(b)注凝成型：将配制好的料浆进行真空脱气后加入引发剂，再注入弹 簧模具中成型；
(c)脱模干燥：待料浆固化后脱模，放入烘箱中加热至50℃～120℃干 燥0.5～3小时，并自然冷却，得到弹簧坯体；
(d)排胶：将自然冷却后的弹簧坯体在电阻炉中加热到700℃～1200℃， 并保温0.5～3小时，进行排胶，并自然冷却；
(e)浸浆：将排胶并自然冷却后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环 境中，将坯体在浓度为30wt％～70wt％的料浆中浸浆10～30分钟；
(f)烧结：将浸浆致密后的弹簧坯体置于支撑体和埋粉中，放入烧结炉 中加热至1400℃～1700℃，并保温0.5～3小时进行无压绕结，得 到成品。
在浆料配制过程中使用的预混液由水、分散剂及有机单体组成；分散剂 的作用是使浆料中的无机陶瓷粉料和有机成分均匀混合，防止团聚，提高浆 料的固含量和流动性，常用的分散剂为：聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及 其盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺、木质素磺酸盐中的一种或其中 几种的组合。有机单体是形成聚合物的物质基础，用水作溶剂时，有机单体 应满足：须是水溶性的，由单体溶液形成的凝胶应具有一定的强度、不影响 浆料的流动性，常用的有机单体为：羟甲基丙烯酰胺(HMAM)、丙烯酰胺 (AM)、丙烯酸、甲基丙烯酰胺(MAM)、甲基丙烯酸、甲氧基聚乙二醇单 甲基丙烯酯(MPEGMA)、n-乙烯基吡咯烷酮(n-NVP)中的一种或其中几种 的组合。
注凝成型的思路是将配制的低粘度高固相体积分数的浓悬浮体料浆，在 引发剂的作用下，使悬浮体中的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而使 悬浮体原位固化成型。将配制好的料浆经过真空脱气后加入引发剂，注入弹 簧模具中，待料浆固化后脱模。引发剂是用来引起聚合反应的，常用的有过 硫酸铵(APS)、过硫酸铵与四甲基乙二胺的混合物、过硫酸钾、过硫酸钾与 四甲基乙二胺的混合物中的一种或其中几种的组合。
待料浆固化后脱模，放入烘箱中加热至50℃～120℃干燥0.5～3小时， 并自然冷却，得到弹簧坯体；
排胶过程是将坯体加热至700℃～1200℃，并保温0.5～3小时，排出有 机成分。
将排胶并自然冷却后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环境中，将坯 体在浓度为30wt％～70wt％的料浆中浸浆10～30分钟，以消除坯体中因排胶 而导致的气孔。若弹簧坯体不经过排胶及浸浆步骤，在烧结时有机成分被排 除后就会留下很多气孔，影响最终产品的质量。本发明将弹簧坯体经过排胶 工序后再进行浸浆致密化就可以避免这一缺陷的产生。
将浸浆致密后的弹簧坯体置于支撑体和埋粉中，放入烧结炉中分三阶段 加热至1400℃～1700℃，并保温0.5～3小时进行无压绕结，冷却后得到外形 均匀整齐的陶瓷弹簧成品。
本发明的纳米陶瓷弹簧生产方法还可采用如下方法：混料练泥→挤制成 型→干燥→排胶→浸浆→烧结→成品。
(a)混料练泥：以纳米级ZrO2粉料为原料，加入成型剂在练泥机中混 合搅拌得到泥料；
(b)挤制成型：将泥料进行真空混练后挤制成线材，并在卷簧机上卷制 成弹簧坯体；
(c)干燥：将弹簧坯体连同支撑型芯一起放入烘箱中加热至50℃～120 ℃并保温0.5～3小时，干燥后将弹簧坯体从型芯上取下，进行自然 冷却；
(d)排胶：将自然冷却后弹簧坯体在电阻炉中加热到700℃～1200℃， 并保温0.5～3小时，进行排胶，排胶后再进行自然冷却；
(e)浸浆：将排胶并自然冷却后的弹簧坯体进行浸浆，在常压或真空环 境中，将坯体在浓度为30wt％～70wt％的料浆中浸浆10～30分钟；
(f)烧结：将浸浆致密后的弹簧坯体置于支撑体和埋粉中，放入烧结炉 中加热至1400℃～1700℃，并保温0.5～3小时进行无压绕结，冷 却后得到成品。
在混料练泥中加入的成型剂包括甲基纤维素(MC)、甘油、水和聚乙烯 醇(PVA)溶液的混合物，成型剂各成分的添加量与陶瓷粉料的比例关系为： 粉料100份，甲基纤维素3～7份，甘油1～5份，水15～20份，聚乙醇溶液 7～10份。甲基纤维素可以起到增加泥料塑性的作用，使其具有良好的机械性 能，以利于挤制成型，甘油起润滑作用，防止泥料粘黏，聚乙烯醇溶液的混 合物为结合剂，使挤制出的坯体具有一定强度。
经过混料练泥的泥料再经过真空混练后，即可挤制成线材，绕于卷簧机 上，卷制成弹簧，再经过干燥定形后从型芯上取下，进行排胶、浸浆致密化、 烧结得到成品。
本发明的有益效果：
1、解决了陶瓷弹簧的工业化生产难题，使得陶瓷弹簧的工业化应用成 为可能。
2、工艺简洁，制造设备和原料、辅料均为常用的化工原料，成本低。
3、产品消除了表面孔隙缺陷，大大改善了质量，提高了可靠性。
4、采用分散剂和稳定剂解决了陶瓷弹簧生产中的粉料微粒稳定性控 制问题，采用排胶和浸浆致密化的复合成型技术解决了复杂形状陶瓷产品的 致密化问题，采用支撑体加埋粉技术解决了陶瓷弹簧产品在烧结过程中的变 形问题。
具体实施方式
取纳米级ZrO2粉料1000g，丙烯酰胺100g，聚丙烯酸铵12.5g，水1500g， 过硫酸铵水溶液(过硫酸铵含量1％)20g。将丙烯酰胺100g，聚丙烯酸铵 12.5g，水1500g配制成预混液和纳米级ZrO2粉料1000g一起加入球磨机混 合后得到料浆，将料浆真空脱气后加入过硫酸铵水溶液20g混合后注入弹簧 模具中待料浆固化后脱模，然后放入烘箱中加热至100℃，干燥后自然冷却 得到弹簧坯体，将弹簧坯体放入电阻炉中加热至800℃并保温0.5小时，进 行排胶处理，排出有机成份，待其自然冷却后放入浓度为50wt％的料浆中， 在真空环境下浸浆10分钟，消除气孔，最后将致密化后的弹簧坯体置于支 撑架和埋粉中放入烧结炉中在1600℃下无压烧结1小时，获得成品。
实施例二。
取纳米级ZrO2粉料1000g，甲基纤维素4wt％、甘油2wt％、水15wt％、 聚乙烯醇溶液(PVA含量为12wt％)8wt％。将粉料及成型剂加入真空练泥 机中充分搅拌练泥后，挤制成线材，再由卷簧机卷制成弹簧，在100℃烘箱 中干燥1小时后定形，将两端切断，得到弹簧坯体，簧丝直径约2.5mm，外 径约25mm，圈数为10圈。在电阻炉内在800℃下素烧0.5小时，排除有 机成型剂。然后在真空下进行浸浆致密化，料浆浓度为50wt％，浸浆时间为 10分钟。将致密化后的坯体在1600℃下无压烧结1小时，获得成品。成品 的簧丝直径约2mm，外径约25mm，有效圈数为10圈。
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