[发明专利]一种尖晶石球罩等静压成型方法

说明书

本发明公开了一种尖晶石球罩等静压成型方法，具体步骤是先将尖晶石粉末与烧结助剂球磨混合，依次进行干燥、使用筛网过筛以及煅烧，进而取得预制粉末，然后对模具底座打磨擦净，在其表面喷洒一层润滑剂，随后套上橡胶套，将粉末从进料口倒入模具中，用无尘纸包裹整个模具后真空封袋，采用两步增压法来冷等静压，得到所需的尖晶石球罩素坯，然后对尖晶石球罩素坯进行无压烧结和热等静压处理，最终得到尖晶石球罩。该方法可以有效解决尖晶石球罩在冷等静压过程中由于渗油、漏油导致的素坯开裂问题，进而保证球罩素坯的完整性，利于工业化批量生产。

技术领域

本发明涉及透明陶瓷材料的成型技术领域，具体是指一种尖晶石球罩等静压成型方法。

背景技术

目前的窗口材料，如硫化锌、氟化镁和铝酸钙等具有优异的性能，但它们的强度和硬度不足以用于未来的窗口应用。在硬、透明的晶体材料中，只有单晶蓝宝石、多晶氮氧化铝和多晶镁铝尖晶石是可行的候选材料；在近几年内，由于镁铝尖晶石具有高强度和出色的透射率特性，从而得到广泛的研究。尖晶石对电磁波透过范围从紫外光范围到中红外波长范围（0.2-5.5μm），镁铝尖晶石相较于氮氧化铝透明陶瓷及蓝宝石来说透过波更广的波长范围，并且其中4.5-5.5μm波长对红外探测引导及成像系统来说是关键的波段。镁铝尖晶石在0.19-7μm波段范围内具有良好的透光性，最高理论透过率可以达到87%，它可以用于制造高性能光学元件，如透镜、红外窗口和红外整流罩；

但是由于镁铝尖晶石球罩粉体较蓬松，压缩时变形程度较大，对模具材质要求高，常规的一次冷压成型很容易导致素坯开裂，从而降低了良品率。为此，提出一种尖晶石球罩等静压成型方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上问题而提出一种尖晶石球罩等静压成型方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种尖晶石球罩等静压成型方法，其特征在于：所述成型方法包括以下步骤：

① 将尖晶石粉末与烧结助剂球磨混合，并球磨后的粉末依次进行干燥12 h、使用筛网过筛以及煅烧5-10h，进而取得预制粉末；

② 将模具的底座用砂纸打磨，并使用酒精棉清洗干净，然后在其表面喷一层润滑剂；

③ 待润滑剂干燥后，将橡胶套与底座套牢，使用胶带封边，将预制粉末从进料口倒入模具中；

④ 振捣使粉末密实，用无尘纸将整个模具包裹，并装入袋中抽真空密封；

⑤ 先施加一个较小的压力来冷等静压，保压1-5 min，随后将素坯取出对其棱角打磨，然后装入袋中抽真空密封，再施加一个较大的压力来冷等静压，保压2-10min，进而得到尖晶石球罩素坯；

⑥ 将尖晶石球罩素坯放置在空气中烧结3-6h，然后进行热等静压处理，保压1-6h，从而得到最终的尖晶石球罩。

作为优选，步骤①所述球磨后粉末的干燥温度为50-80℃；所述筛网为200目；所述煅烧温度为500-700℃。

作为优选，步骤②所述模具材质为不锈钢；所述砂纸为800-2000目金相砂纸；所述润滑剂喷洒厚度为0.5-1mm。

作为优选，步骤③所述橡胶套采用橡胶注塑成型，成型时间为12-24h;所述在进料口在橡胶套顶部。

作为优选，步骤④所述模具外包裹了若干层无尘纸。

作为优选，步骤⑤所述较小压力为20-100Mpa，较大压力为100-250Mpa。

作为优选，步骤⑥所述素坯无压烧结温度为1400-1700℃；所述热等静压温度为1600-1800℃，压力为150-250 Mpa,加压介质为氩气。

发明的有益效果：通过二次冷等静压的设置，利用二次增压冷等静压取得尖晶石球罩素坯，从而防止尖晶石球罩素坯在冷等静压中开裂，保证尖晶石球罩素坯的完整性；

通过润滑剂的设置，利用润滑剂将粉末与模具隔开，防止粉末与模具相粘连，从而便于脱模。