陶瓷金属化产品装载支架的研究和应用

摘 要：本文通过研究一次金属化氢炉烧结装载产品用的不同材料支架，通过试验对比，优化出一种成本低、可重复使用、高的装载质量的材料支架。从而降低现有钼支架的使用量，有效的节约了原材料成本、提升产品装载质量。

关键词：支架；低成本

1引言

电真空瓷壳在金属化生产中需经历高温烧结[1]，对支架材质和结构要求严格。目前，钼材料支架因其耐高温和可重复利用特性而被广泛使用。但钼材料成本上升，促使我们寻找更经济且质量高的替代支架。通过实验，我们研究了多种材料，以期找到既经济又耐用的支架，以降低成本并提高生产效率。

2原因分析

目前，国内陶瓷金属化产品的一次金属化烧结过程基本使用支架材料为钼、氧化铝、莫来石三种。这三种支架的优缺点对比如下：

本文选用95%的氧化铝作为支架的材料，在不同温度下烧结，来进行试验，并列出了对比试验方案A进行实验验证。制定的实验方案A如表2所示。

3实验

实验方案A：95%氧化铝瓷熟烧支架、95%氧化铝瓷素烧支架、刚玉-莫来石支架

根据试验方案A，分别使用了不同材质的支架进行一次金属化的装载、烧结，试验如下：

在采用95%氧化铝瓷素烧支架进行实验后，金属化装载产品一次烧结后，金属化内圈出现污染和支架变形问题。相比之下，使用刚玉-莫来石支架的产品烧结后未见污染，但存在金属化端面粘瓷和轻微变形的情况。

4原因分析

试验A-2显示，素烧瓷支架因含有粘结剂，在高温烧结时产生黑色污染，故95%氧化铝瓷素烧支架方案被否定。95%氧化铝瓷熟烧支架和刚玉莫来石支架虽无污染，但存在金属化面粘瓷和变形问题，影响产品平面度。刚玉莫来石支架成本高于氧化铝材料，因此选择95%氧化铝作为支架材料。前期使用烧结瓷支架时，因支架易变形、塌陷和粘瓷而放弃。分析原因在于产品重量大和支架角度小于产品倒角，导致支架承受压力过大。为解决变形和粘瓷问题，计划增加支架壁厚和角度。据此，制定了试验方案B进行测试。

5试验

5.1实验方案B-1

不同角度（30-50°）95%氧化铝瓷熟烧支架的对比试验。设计了30°、35°、40°、45°、50°角度的支架进行实验。

在实验中，使用30°和35°瓷支架时，产品与支架匹配良好，但存在烧结时粘连问题。45°和50°瓷支架无粘连，但角度增大导致产品与支架配合间隙增大，影响产品平面度。最终选择50°瓷支架，以确保产品烧结质量。

5.2实验方案B-2

不同厚度（2-8mm）瓷支架的对比试验。

在实验B-2中，设计了2-8mm不同厚度的瓷支架进行试验。

在一次金属化使用厚度2mm、4mm、6mm、8mm、瓷支架装载95%氧化铝陶瓷金属化产品一次金属化烧结时，2mm和4mm厚度的瓷支架在多次烧结过程均会发生变形现象，从而使支架的平面度变差。但当厚度增加到8mm时，瓷支架基本不会变形现象，多次重复的高温烧结后瓷支架平面度小于0.1mm。因此，结合轻巧、省氧化铝材料、小尺寸，我们最终选定了厚度为8mm的瓷支架。

5.3 批量应用、优化结构

5.3.1 瓷支架粗糙度优化

根据以上的实验结果，选择了厚度为8mm的瓷支架小批量应用。在生产过程中，发现瓷支架表面由于太过光滑，从而导致产品推进过程中容易发生倾斜，产品釉面有接触现象。为了解决此问题，提高瓷支架的表面粗糙度：在毛坯车制过程使用钝的刀具进行陶瓷支架的车制，从而提高表面粗糙度。使用表面粗糙度仪测试粗糙度为Ra2.41，而原来的瓷支架表面粗糙度为Ra0.19°提高瓷支架表面粗糙度装载产品后，烧结出炉产品基本无倾斜现象。

5.3.2 瓷支架尺寸优化

在瓷支架的批量生产使用中，随着装载产品高度的增高，其装载产品的稳定性降低。为了解决此问题，对其结构继续进行优化：降低了瓷支架最大外径，增加瓷支架高度，使产品装载后距离支架下端距离在5-10mm左右。

在经过如上尺寸优化后，随着装载产品的高度降低，其重心也随着降低，装载产品的稳定性也提高。最为重要的是瓷支架外径的变小，其推板砖上的产品装载量也小幅度提高。

6 项目措施的实施和效果评价

通过以上的实验和批量生产的不断优化，选用的一次金属化装载支架为：壁厚为8mm、表面粗糙度为Ra2.41的95%氧化铝瓷熟烧支架进行一次金属化产品装载，表7为使用寿命对比。

7结语

通过以上的陶瓷金属化产品装载支架的研究和应用，成功研究出了低成本、可重复使用的95%氧化铝瓷熟烧支架进行一次金属化产品的装载，同时通过不断的优化瓷支架结构，提高了一次金属化烧结产品的装载量，实现了支架降本、增产、增效的目的。

参考文献

[1] 高陇桥． 陶瓷-金属材料实用封接技术（第三版）［M］．北京：化学工业出版社，2017