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应用于低温窑炉的陶瓷测温环

598   编辑:中冶有色技术网   来源:厦门市宏珏电子科技有限公司  
2023-12-06 13:18:48
权利要求书: 1.一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环,由2?10%wtB2O3、10?50%wt玻璃粉、10?30%wtSiO2、10?30%wtAl2O3、1?5%wtTiO2、1?10%wtMgO和1?5%wtBaCO3组成,所述玻璃粉软化温度500℃,所述玻璃粉配方组成为:10?25%wtB2O3、1?5%wtLi2CO3、30?60%wtSiO2、5?

20%wtAl2O3、5?10%wtZnO和5?15%wtCaO,所述陶瓷测温环有效测温范围500?700℃。

2.根据权利要求1所述的一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环的工艺流程,其特征在于,包括以下步骤:S1:按玻璃粉配方重量比例,称取原材料,原材料纯度大于等于99.5%,均匀混合,置于坩埚中1200?1400℃熔制1?2小时,将玻璃液直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃;

S2:将玻璃破碎至2mm以下,放入球磨桶中球磨,干燥得到中位粒径为1?2μm的玻璃粉末;

S3:按测温环配方重量比例,称取原材料,以去离子水为介质,加入球磨桶中球磨6?12小时,原材料纯度大于等于99.5%,球磨后用激光粒度仪测定浆料的粒度分布,其中位粒径为0.5?2um;

S4:将球磨后的浆料,加入2?5%wt聚丙烯酸,喷雾造粒,得到的粉料过筛,选取100目?

300目的粉料,在设计好的模具中,干压成型,得到陶瓷测温环坯体,成型压力100?300MPa,测温环尺寸为:内径10mm、外径20.5mm、厚度7mm;

S5:对测温环进行烧结:将3个测温环呈品字形放置在窑炉中,靠近热电偶测温端,进行烧结,烧结程序为升温速度300℃/小时,最高温度保持时间为1小时,降温速度为300℃/小时,空气气氛,冷却到室温,并静置1小时,用螺旋测微器测量测温环直径,烧结温度470?730℃,每5℃取一个温度点,每个温度点重复烧结5次,这样每个温度点得到15个数据,取平均值,并进行拟合,得到温度?直径对应曲线。

说明书: 一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环技术领域[0001] 本发明涉及特种陶瓷技术领域,特别涉及陶瓷测温环技术领域,具体为一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环的制造方法。背景技术[0002] 在玻璃、半导体、陶瓷、粉末冶金等行业中,其产品需要在窑炉中进行热处理。而在热处理过程中,窑炉实际温度的测量和管控,对产品的质量和成本具有重要影响。传统的测温方法都有一定的局限性,如热电偶只能给出它所在位置点的温度,而不是产品摆放位置的温度。相同的设定温度,在窑炉不同的摆放位置,不能保证产品所接受的热处理效果是相同的。另外,在整个热处理过程中作用在产品上的总热量,用热电偶、光学温度计等传统方法也无法测量得到的。针对上述情况,出现了陶瓷测温环这一产品。陶瓷测温环在热处理过程中吸收热量而收缩,实际温度越高、保温时间越长,其受热总量越多,测温环收缩越大,烧结后直径越小。它能直观体现不同热处理条件下,如不同设定温度、时间、散热器、气流、传热系数等,在其摆放位置的整个实际受热效果。测温环体积小巧,能放置在窑炉中任何需要测量温度的位置,更好的指示产品整在个热处理过程中所受的累积热量。由于其一致性和重复性,既可用于横向管控窑炉不同位置或不同窑炉的温度差异,也可用于纵向管控窑炉某一位置不同时期的温度变化,帮助用户进行产品质量管控、生产制程优化、窑炉故障排除。已广泛应用于电子陶瓷、粉末冶金、特种陶瓷、磁性材料、建筑陶瓷、卫浴陶瓷、日用陶瓷等行业。[0003] 最开始,陶瓷测温环产品的测温范围在600?1750℃,只能应用于工艺温度较高的窑炉中。而对于玻璃、低温陶瓷釉料、退火炉、半导体等行业,其部分工艺温度低至500℃,这些测温环产品无法满足其应用需求。2017年,美国FERRO公司开发出ZTH型号测温环,测温范围560?660℃,将测温环的有效测温范围再次降低40℃至560℃,但是离500℃尚有一段距离,并且该型号测温环有效测温范围只有100℃,还无法满足相关行业在低温窑炉中的应用需求。发明内容[0004] 基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环。[0005] 本发明提出的一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环,包括2?10%wtB2O3、10?50%wt玻璃粉、10?30%wtSiO2、10?30%wtAl2O3、1?5%wtTiO2、1?10%wtMgO和1?5%wtBaCO3,所述玻璃粉软化温度500℃,所述玻璃粉配方组成为:10?25%wtB2O3、1?5%wtLi2CO3、30?60%wtSiO2、5?20%wtAl2O3、5?10%wtZnO和5?15%wtCaO,所述陶瓷测温环有效测温范围

500?700℃。

[0006] 一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环的工艺流程,包括以下步骤:[0007] S1:按玻璃粉配方重量比例,称取原材料,原材料纯度大于等于99.5%,均匀混合,置于坩埚中1200?1400℃熔制1?2小时,将玻璃液直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃;[0008] S2:将玻璃破碎至2mm以下,放入球磨桶中球磨,干燥得到中位粒径为1?2um的玻璃粉末;[0009] S3:按测温环配方重量比例,称取原材料,以去离子水为介质,加入球磨桶中球磨6?12小时。原材料纯度大于等于99.5%,球磨后用激光粒度仪测定浆料的粒度分布,其中位粒径为0.5?2um;

[0010] S4:将球磨后的浆料,加入2?5%wt聚丙烯酸,喷雾造粒,得到的粉料过筛,选取100目?300目的粉料,在设计好的模具中,干压成型,得到陶瓷测温环坯体,成型压力100?300MPa,测温环尺寸为:内径10mm、外径20.5mm、厚度7mm;

[0011] S5:对测温环进行烧结:将3个测温环呈品字形放置在窑炉中,靠近热电偶测温端,进行烧结,烧结程序为升温速度300℃/小时,最高温度保持时间为1小时,降温速度为300℃/小时,空气气氛,冷却到室温,并静置1小时,用螺旋测微器测量测温环直径,烧结温度470?730℃,每5℃取一个温度点,每个温度点重复烧结5次,这样每个温度点得到15个数据,取平均值,并进行拟合,得到温度?直径对应曲线。

[0012] 本发明中的有益效果为:[0013] 本发明制造的陶瓷测温环,从500℃开始持续收缩,有效测温范围500?700℃,可以应用于低至500℃的窑炉测温。附图说明[0014] 图1为本发明提出的一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环的测温环温度?直径对应曲线图。具体实施方式[0015] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。[0016] 一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环,包括2?10%wtB2O3、10?50%wt玻璃粉、10?30%wtSiO2、10?30%wtAl2O3、1?5%wtTiO2、1?10%wtMgO和1?5%wtBaCO3。

[0017] 本发明中,玻璃粉软化温度500℃,玻璃粉配方组成为:10?25%wtB2O3、1?5%wtLi2C03、30?60%wtSiO2、5?20%wtAl2O3、5?10%wtZnO和5?15%wtCaO,陶瓷测温环有效测温范围500?700℃。[0018] 一种应用于低温窑炉的陶瓷测温环的工艺流程,包括以下步骤:[0019] S1:按玻璃粉配方重量比例,称取原材料,原材料纯度大于等于99.5%,均匀混合,置于坩埚中1200?1400℃熔制1?2小时,将玻璃液直接倒入去离子水中淬冷,得到玻璃;[0020] S2:将玻璃破碎至2mm以下,放入球磨桶中球磨与干燥得到中位粒径为1?2um的玻璃粉末;[0021] S3:按测温环配方重量比例,称取原材料,以去离子水为介质,加入球磨桶中球磨6?12小时。原材料纯度大于等于99.5%,球磨后用激光粒度仪测定浆料的粒度分布,其中位粒径为0.5?2um;

[0022] S4:将球磨后的浆料,加入2?5%wt聚丙烯酸,喷雾造粒,得到的粉料过筛,选取100目?300目的粉料,在设计好的模具中,干压成型,得到陶瓷测温环坯体,成型压力100?300MPa,测温环尺寸为:内径10mm、外径20.5mm、厚度7mm;

[0023] S5:对测温环进行烧结:将3个测温环呈品字形放置在窑炉中,靠近热电偶测温端,进行烧结,烧结程序为升温速度300℃/小时,最高温度保持时间为1小时,降温速度为300℃/小时,空气气氛,冷却到室温,并静置1小时,用螺旋测微器测量测温环直径,烧结温度470?730℃,每5℃取一个温度点,每个温度点重复烧结5次,这样每个温度点得到15个数据,取平均值,并进行拟合,得到温度?直径对应曲线。

[0024] 称取重量为2.1KgB2O3、0.2KgLi2C03、4.8KgSiO2、1.5KgAl2O3、0.7KgZnO、0.7KgCaO粉末,均匀混合,置于坩埚中1350℃熔制1.5小时,将玻璃液直接倒入去离子水中,冷淬,得到玻璃。[0025] 将玻璃破碎至2mm以下,放入球磨桶中,球磨6小时,干燥,得到中位粒径D50为1.48um的玻璃粉末。

[0026] 称取重量为0.3KgB2O3、3.5Kg玻璃粉、1.2KgSiO2、2.1KgAl2O3、0.25KgTiO2、0.5KgMgO、0.15KgBaCO3。以去离子水为球磨介质,球磨8小时,用激光粒度仪测定浆料的粒度分布,得到中位粒径D50为0.82um。

[0027] 加入重量比为3%的聚丙烯酸,搅拌均匀,喷雾造粒,出口温度为120℃。[0028] 喷雾得到的粉料过筛,选取100目?300目的粉料。[0029] 在设计好的模具中,干压成型,得到陶瓷测温环坯体,成型压力为240MPa,测温环尺寸为:内径10mm、外径20.5mm、厚度7mm。[0030] 对测温环进行烧结[0031] 将3个测温环呈品字形放置在窑炉中,靠近热电偶测温端,进行烧结。烧结程序为升温速度300℃/小时,最高温度保持时间为1小时,降温速度为300℃/小时,空气气氛。冷却到室温,并静置1小时,用螺旋测微器测量测温环直径。[0032] 烧结时最高温度设定范围470?730℃,每5℃取一个温度点,每个温度点重复烧结5次。这样每个温度点得到15个数据,取平均值,并进行拟合,得到温度?直径对应曲线。从曲线可以看到,测温环在470℃已经开始收缩,并且到730℃直径还有继续收缩,该配方制造的测温环,可以应用在500?700℃范围的窑炉测温当中。[0033] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。



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“应用于低温窑炉的陶瓷测温环” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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