一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置.pdf

一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，包括气阀、真空泵、排水阀、空压机、自动注浆机、压机、压机轴、压头、模框、外模、内模、固定台及滑轨，模框、外模和内模构成一套模具，左右两端的固定台通过滑轨被固定在操作台上，滑轨上并排放置数套模具，压头右端联接在压机的压机轴上，在每套模具上端配置气阀，气阀并联在真空泵上，每套模具的下端配置排水阀，自动注浆机通入每套模具坯体型腔的下端，空压机通入每套模具内，将ITO浆料压入模具中，ITO浆料中的大部分水分从模具微孔中被排出，ITO浆料在持续补充下并在坯体型腔中不断堆积制备出大规格的ITO坯体，结构简单，操作方便，自动化程度高，ITO坯体具有密度高、强度高。

1.  一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，该自动压力注浆成型装置包含气阀(1)、真空泵(2)、排水阀(3)、空压机(4)、自动注浆机(5)、压机(6)、压机轴(7)、压头(8)、模框(9)、外模(10)、内模(11)、固定台(13)及滑轨(14)，其中模框(9)、外模(10)和内模(11)构成一套模具，一套模具可以制备一个ITO坯体，ITO坯体使用的原料由ITO粉体制备出ITO浆料并经压力注浆成型成ITO坯体，ITO坯体的最终成型尺寸为高Gmm×厚Hmm×长Lmm，其特征是：
内模(11)由左内模和右内模构成，所述左内模是各处壁厚均为h的第一凹状体，h≤H，所述第一凹状体的内凹面各尺寸分别与G×H×L相等，所述第一凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h}×厚{H+h}×长{L+2h}，所述右内模呈长方体，所述长方体的外形尺寸分别等于高G×厚h×长{L+2h}，所述第一凹状体的内凹面相对所述长方体并具有相互结合的内合模面；
外模(10)由左外模和右外模构成，所述左外模是上下两侧壁厚均为h₁而其余壁厚均为h₂的第二凹状体，h₂＞h₁＞h，所述第二凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h}×厚{H+h}×长{L+2h}，所述第二凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h+2h₁}×厚{H+h+h₂}×长{L+2h+2h₂}，所述右外模是上下两侧壁厚均为h₃而其余壁厚为h₄的第三凹状体，h₄＞h₃＞h，所述第三凹状体的内凹面各尺寸分别等于高G×厚h×长{L+2h}，所述第三凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h₃}×厚{h+h₄}×长{L+2h+2h₄}，所述第二凹状体的外形尺寸等于所述第三凹状体的外形尺寸，所述第二凹状体的内凹面相对所述第三凹状体的内凹面并具有相互结合的外合模面；
模框(9)由左模框和右模框构成，所述左模框是各处壁厚均为h₅的第四凹状体，h₅≥h₂，所述第四凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h+2h₁}×厚{H+h+h₂}×长{L+2h+2h₁}，所述第四凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h+2h₁+2h₅}×厚{H+h+h₂+h₅}×长{L+2h+2h₁+2h₅}，所述右模框是各处壁厚均为h₆的第五凹状体，h₆≥h₄，所述第五凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h₃}×厚{h+h₄}×长{L+2h+2h₄}，所述第五凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h₃+2h₆}×厚{h+h₄+h₆}×长{L+2h+2h₄+2h₆}，所述第四凹状体的外形尺寸等于所述第五凹状体的外形尺寸，所述第四凹状体的内凹面相对所述第五凹状体的内凹面并具有相互结合的框合模面；
所述内合模面与所述外合模面及所述框合模面分别重合并统称为合模面，将所述左内模装在所述左外模的第二凹状体内后再将所述左外模装在所述左模框的第四凹状体内，此时所述第一凹状体的内凹面朝向所述合模面；将所述右内模装在所述右外模的第三凹状体内后再将所述右外模装在所述右模框的第五凹状体内，组装后所述第四凹状体的内凹面相对所述第五凹状体的内凹面并形成一套模具，每套模具的所述第一凹状体的内凹面与所述长方体所形成的空腔称其为坯体型腔(12)；
左右两端分别设置的固定台(13)通过数条水平配置的滑轨(14)被固定在操作台上，在数条滑轨(14)上并排放置数套组装好的模具，靠左端的模具紧靠左端固定台(13)，靠右端的模具紧靠右端压头(8)，压头(8)右端联接压机轴(7)，压机轴(7)的中心线处于数套模具高度的对称中心线上，压机轴(7)联接在压机(6)上，压机(6)被固定在右端固定台(13)上，在每套模具所述左模框和所述右模框的上端分别配置有气阀(1)，每个气阀(1)的输出管或通入所述左外模内的上端或通入所述右外模内的上端，所有气阀(1)并联在真空泵(2)上；在每套模具所述左外模和所述右外模的下端分别配置有排水阀(3)，自动注浆机(5)的输出管分别通入每套模具坯体型腔(12)的下端，空压机(4)的输出管分别通入每套模具所述左模框和所述右模框内，并分别从所述左模框和所述右模框的中部拐入所述左外模的左端和所述右外模的右端。

2.  根据权利要求1所述一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，其特征是：真空泵(2)的真空压力控制在200~1000Pa。

3.  根据权利要求1所述一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，其特征是：自动注浆机(5)的注浆压力控制在0.2~1.3MPa，自动注浆机(5)的注浆流量控制在7~20L/min。

4.  根据权利要求1所述一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，其特征是：空压机(4)的压力控制在1.8~3.6MPa。

5.  根据权利要求1所述一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，其特征是：所述左内模、所述右内模、所述左外模、所述右外模、所述左模框及所述右模框或均由双酚A型微孔环氧树脂制作而成，或均由石膏制作而成，或均由石英制作而成，或均由玻璃纤维增强型聚碳酸酯复合材料制作而成。

一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置
技术领域
本发明属于注浆成型机技术领域，尤其是一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置。
背景技术
ITO是Tin-doped Indium Oxide的缩写名称，ITO的含义是指一种铟锡氧化物材料，ITO坯体是由铟锡氧化物制成的坯体。
在2010年的“陶瓷” 第7期《高性能ITO陶瓷靶材生产技术发展趋势》一文中提到一种注浆成型的工艺流程：以去离子水为溶剂，将ITO粉制成浆料，再在一定压力下注入模具内使之成型为坯坯，但该文对制备ITO坯体的装置未做过多介绍，工艺流程复杂，自动化程度不高，制备的坯体密度偏低、规格偏小。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，该自动压力注浆成型装置是一种组合式浇注设备，模具采用双酚A型微孔环氧树脂、石膏、石英、玻璃纤维增强型聚碳酸酯复合材料制作，通过真空泵对各模具抽真空，使用压缩空气作为压力介质，经过自动加压将ITO浆料压入模具中，实现固液分离而成型，自动化程度高，制备的ITO坯体具有规格大、密度高、强度高，可近净尺寸成型。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置，该自动压力注浆成型装置包含气阀、真空泵、排水阀、空压机、自动注浆机、压机、压机轴、压头、模框、外模、内模、固定台及滑轨，其中模框、外模和内模构成一套模具，一套模具可以制备一个ITO坯体，ITO坯体使用的原料由ITO粉体制备出ITO浆料并经压力注浆成型成ITO坯体，ITO坯体的最终成型尺寸为高Gmm×厚Hmm×长Lmm，本发明的特征是：
内模由左内模和右内模构成，所述左内模是各处壁厚均为h的第一凹状体，h≤H，所述第一凹状体的内凹面各尺寸分别与G×H×L相等，所述第一凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h}×厚{H+h}×长{L+2h}，所述右内模呈长方体，所述长方体的外形尺寸分别等于高G×厚h×长{L+2h}，所述第一凹状体的内凹面相对所述长方体并具有相互结合的内合模面；
外模由左外模和右外模构成，所述左外模是上下两侧壁厚均为h₁而其余壁厚均为h₂的第二凹状体，h₂＞h₁＞h，所述第二凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h}×厚{H+h}×长{L+2h}，所述第二凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h+2h₁}×厚{H+h+h₂}×长{L+2h+2h₂}，所述右外模是上下两侧壁厚均为h₃而其余壁厚为h₄的第三凹状体，h₄＞h₃＞h，所述第三凹状体的内凹面各尺寸分别等于高G×厚h×长{L+2h}，所述第三凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h₃}×厚{h+h₄}×长{L+2h+2h₄}，所述第二凹状体的外形尺寸等于所述第三凹状体的外形尺寸，所述第二凹状体的内凹面相对所述第三凹状体的内凹面并具有相互结合的外合模面；
模框由左模框和右模框构成，所述左模框是各处壁厚均为h₅的第四凹状体，h₅≥h₂，所述第四凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h+2h₁}×厚{H+h+h₂}×长{L+2h+2h₁}，所述第四凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h+2h₁+2h₅}×厚{H+h+h₂+h₅}×长{L+2h+2h₁+2h₅}，所述右模框是各处壁厚均为h₆的第五凹状体，h₆≥h₄，所述第五凹状体的内凹面各尺寸分别等于高{G+2h₃}×厚{h+h₄}×长{L+2h+2h₄}，所述第五凹状体的外形尺寸分别等于高{G+2h₃+2h₆}×厚{h+h₄+h₆}×长{L+2h+2h₄+2h₆}，所述第四凹状体的外形尺寸等于所述第五凹状体的外形尺寸，所述第四凹状体的内凹面相对所述第五凹状体的内凹面并具有相互结合的框合模面；
所述内合模面与所述外合模面及所述框合模面分别重合并统称为合模面，将所述左内模装在所述左外模的第二凹状体内后再将所述左外模装在所述左模框的第四凹状体内，此时所述第一凹状体的内凹面朝向所述合模面；将所述右内模装在所述右外模的第三凹状体内后再将所述右外模装在所述右模框的第五凹状体内，组装后所述第四凹状体的内凹面相对所述第五凹状体的内凹面并形成一套模具，每套模具的所述第一凹状体的内凹面与所述长方体所形成的空腔称其为坯体型腔；
左右两端分别设置的固定台通过数条水平配置的滑轨被固定在操作台上，在数条滑轨上并排放置数套组装好的模具，靠左端的模具紧靠左端固定台，靠右端的模具紧靠右端压头，压头右端联接压机轴，压机轴的中心线处于数套模具高度的对称中心线上，压机轴联接在压机上，压机被固定在右端固定台上，在每套模具所述左模框和所述右模框的上端分别配置有气阀，每个气阀的输出管或通入所述左外模内的上端或通入所述右外模内的上端，所有气阀并联在真空泵上；在每套模具所述左外模和所述右外模的下端分别配置有排水阀，自动注浆机的输出管分别通入每套模具坯体型腔的下端，空压机的输出管分别通入每套模具所述左模框和所述右模框内，并分别从所述左模框和所述右模框的中部拐入所述左外模的左端和所述右外模的右端。
上述真空泵的真空压力控制在200~1000Pa。
上述自动注浆机的注浆压力控制在0.2~1.3MPa, 上述自动注浆机的注浆流量控制在7~20L/min。
上述空压机的压力控制在1.8~3.6MPa。
所述左内模、所述右内模、所述左外模、所述右外模、所述左模框及所述右模框或均由双酚A型微孔环氧树脂制作而成，或均由石膏制作而成，或均由石英制作而成，或均由玻璃纤维增强型聚碳酸酯复合材料制作而成。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1. 本发明的自动压力注浆成型装置，其结构简单，操作方便，自动化程度高，制备的ITO坯体具有规格大、密度高、强度高，接近净尺寸。
2. 本发明的自动压力注浆成型装置通过逐级自动加压的方式将较高固含量、流动性较好的ITO浆料压入模具中，ITO浆料中的大部分水分从模具微孔中被排出，ITO浆料在持续补充下并在坯体型腔中不断堆积成型出高密度、高强度的均匀大规格ITO坯体，该ITO坯体在氧气氛炉中进行烧结可得到大规格、高密度的ITO靶材。
附图说明
图1是含有三套模具的自动压力注浆装置结构剖面示意简图。
图1中：1-气阀；2-真空泵；3-排水阀；4-空压机；5-自动注浆机；6-压机；7-压机轴；8-压头；9-模框；10-外模；11-内模；12-坯体型腔；13-固定台；14-滑轨。
具体实施方式
本发明是一种制备ITO坯体的自动压力注浆成型装置。
本发明的自动压力注浆成型装置包含气阀1、真空泵2、排水阀3、空压机4、自动注浆机5、压机6、压机轴7、压头8、模框9、外模10、内模11、固定台13及滑轨14，其中模框9、外模10和内模11构成一套模具，一套模具可以制备一个ITO坯体，ITO坯体使用的原料由ITO粉体制备出ITO浆料并经压力注浆成型制备出ITO坯体。
设定ITO坯体的最终成型尺寸为高Gmm×厚Hmm×长Lmm，结合图1，高按图1是指上下尺寸，厚按图1是指左右尺寸，长是指纵深尺寸在图1中未显示，本文中所述其余壁厚是指厚度壁厚和长度壁厚，通过本发明ITO坯体的最终成型尺寸可以达到400×10×500mm.。
气阀的作用是连通或关闭真空气管道进入各模具的支路。真空泵对模具坯体型腔实施抽真空以防止ITO浆料进入坯体型腔时产生新的气泡，气泡使ITO坯体内部易产生气孔。排水阀可将ITO浆料固液分离时产生的水分排出模具外。空压机的一个作用是通过压缩空气将ITO浆料压入坯体型腔中，另一个作用是在ITO坯体成型后将压缩空气吹入模具中以使ITO坯体脱模更快。通过电控系统可以实现自动注浆机的自动逐级加压或卸压，以满足自动压力注浆的需要。压机为数套模具的密封提供外部驱动压力，压机轴与压头联接可水平伸缩以防止ITO浆料在压力注浆时溢出。固定台可以固定压机和滑轨并用来支撑压机轴。滑轨可以使数套模具水平滑动，当压缩空气吹入模具的右端时使右端模具脱开并在滑轨上平移，再用压缩空气吹入模具左端使ITO坯体脱出
本发明的工作过程简述如下：
将制备出的ITO浆料倒入自动注浆机的储浆容器内，同时保持机械搅拌。将三套规格相同的模具置于滑轨上，并通过压机进行水平加压密封。而后启动真空泵对三套模具同时抽真空至200~1000Pa，再启动空压机并使其压力控制在1.8~3.6MPa，自动注浆机在0.2~1.3MPa范围内和注浆流量在7~20L/min下对各坯体型腔12实施注浆，成型后制备出400×10×500mm 的ITO坯体。最后通过空压机分别吹入三套模具的右端和左端，可使ITO坯体脱出。