一种隧道式连续烧结炉及其烧结方法

技术领域

本发明涉及烧结设备技术领域，尤其涉及一种隧道式连续烧结炉及其烧结方法。

背景技术

在材料热加工及处理工艺领域，需要高温设备如箱式烧结炉、气氛炉等设备。气相淬火是材料热处理的重要工艺之一，特别是对功能材料材料在特定气氛下的气相淬火可以提高材料的性能。如在文献“Large reduction of dielectric losses of CaCu3Ti4O12ceramics via air quenching[J].Ceramics International，2017，43(8)：6618-6621[J]”通过在空气气氛下淬火可以提高不仅可以提高介电陶瓷的介电常数，同时也可以有效降低介电损耗。专利201711259380.0通过对材料在空气下淬火而提高材料的性能。

多次金属化烧结是先在腔室中完成样品表面金属化膏剂的涂覆，转移至烧结腔中完成一级金属化烧结，再涂一遍膏剂至尺寸，完成二级金属化烧结，二级以上亦然。多次烧结对于涂膏的厚度有精确把控，多次烧结可以精确控制到样品金属化层的尺寸精度。

但是现有技术中还不存在一种烧结设备可以进行多次连续的金属化烧结，也不存在一种烧结设备可以进行多次连续的烧结、淬火工艺。

有鉴于此，有必要对现有技术中烧结炉予以改进，以解决现有技术中无法通过单一设备进行多次连续的金属化烧结和多次连续的烧结、淬火工艺的问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种隧道式连续烧结炉及其烧结方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种隧道式连续烧结炉，其特征在于，所述烧结炉为隧道式结构，所述烧结炉中包括：钟罩、若干用于加热样品烧结室，以及若干用于淬火或涂膏所述样品的处理室；所述烧结室设置在钟罩内并形成密闭空间；

所述烧结室和所述处理室间隔循环设置，所述样品在所述烧结炉中反复进行烧结、淬火或烧结、涂膏；所述样品经过一个所述烧结室和一个所述处理室并形成有一个烧结循环周期；所述样品在所述烧结炉中曲线旋转变向运动、直线运动；

所述烧结腔包括：用于放置所述样品的进料门、设置在所述烧结腔中的承载台，内嵌于所述承载台中的加热元件，以及连通相邻所述处理室的腔室门；

每个所述烧结室的温度相同或不同；每个所述处理室的外表面还设置有侧门。

本发明一个较佳实施例中，所述烧结炉为直线隧道结构、环形隧道结构以及螺旋隧道结构。

本发明一个较佳实施例中，所述烧结炉通过滑轨连通所有所述烧结室和所述处理室。

本发明一个较佳实施例中，所述承载台设置在所述滑轨的上方，所述滑轨带动所述承载台沿所述烧结炉的轨道运动。

本发明一个较佳实施例中，所述螺旋隧道结构的所述烧结炉，在螺旋轨道较长部位设置有缓冲通道，所述缓冲通道为所述样品快速冷却，所述螺旋轨道交叉部位间隔设置有所述处理室和所述烧结室。

本发明一个较佳实施例中，所述处理室对所述样品进行淬火处理时，所述处理室中通入有特殊气氛和一定温度。

本发明一个较佳实施例中，所述钟罩的侧面还设置有进气口和排气口，所述进气口用于通入气体，所述排气口用于排气或抽真空的接口。

本发明提供了一种隧道式连续烧结炉的烧结方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、将样品放置在直线隧道中，从进料门放置样品，样品放置在承台上加热；

A2、滑轨带动承载台沿烧结炉的直线轨道运动，样品被移动至处理室中淬火或表面涂膏；

A3、滑轨继续带动承载台沿烧结炉的直线轨道运动，重复烧结、淬火或涂膏工艺，实现多次气相淬火烧结，或多次金属化烧结。

本发明还提供了一种隧道式连续烧结炉的烧结方法，包括以下步骤：

B1、将样品放置在螺旋隧道中，从进料门放置样品，样品放置在承台上加热；

B2、滑轨带动承载台沿烧结炉的螺旋轨道运动，并在缓冲通道中为样品快速冷却，冷却一定时间后被移载至螺旋轨道交叉部位的处理室；

B3、经过淬火或涂膏处理后，滑轨继续带动承载台运动至螺旋轨道交叉部位的烧结腔，并重复烧结、淬火或涂膏工艺，实现多次气相淬火烧结，或多次金属化烧结。

本发明还提供了一种隧道式连续烧结炉的烧结方法，包括以下步骤：

C1、将样品放置在环形隧道中，从进料门放置样品，样品放置在承台上加热；

C2、滑轨带动样品沿烧结炉环形轨道旋转运动，样品被移动至处理室位置，并在处理室中淬火或表面涂膏；

C3、并重复烧结、淬火或涂膏工艺，样品每旋转一周，样品完成一个周期的气相淬火烧结或金属化烧结。

本发明一个较佳实施例中，所述涂膏为涂敷金属化膏剂的工艺。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明提供了一种隧道式烧结炉，该烧结炉可以为直线隧道结构、环形隧道结构以及螺旋隧道结构，可以实现单一设备进行多次连续的金属化烧结和多次连续的烧结、淬火工艺。

(2)本发明通过间隔循环设置的烧结室和处理室，使得样品在经过一个烧结室和一个处理室即完成一个烧结循环周期，只要样品经过若干次烧结循环周期，即可完成多次烧结。

(3)本发明直线隧道实现了直线式多周期烧结；环形隧道结构实现了环形往复的周期烧结；螺旋隧道实现了可控冷却的周期烧结。直线式多周期烧结，结构、操作简单，环形往复的周期烧结空间利用率高，螺旋隧道可控冷却，对于烧结的温度把控更加精准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明的一种直线隧道结构的连续烧结炉的立体结构示意图；

图2是本发明的一种直线隧道结构的连续烧结炉中烧结室和钟罩的立体透视图；

图3是本发明的一种环形隧道结构的连续烧结炉的结构示意图；

图4是本发明的一种螺旋隧道结构的连续烧结炉的结构示意图；

图中：1、钟罩；11、进气口；12、排气口；2、烧结室；21、进料门；22、承载台；23、腔室门；24、滑轨；3、处理室；31、侧门；4、缓冲通道。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

如图1所示，为一种直线隧道结构的连续烧结炉的立体结构示意图。这里的直线隧道结构包括但不限于直线、两根之间相交等，其主要目的是实现直线式多周期烧结。

烧结炉为直线隧道结构，烧结炉中包括：钟罩1、若干用于加热样品的烧结室2，以及若干用于淬火或涂膏样品的处理室3；烧结室2设置在钟罩1内并形成密闭空间。烧结室2和处理室3间隔循环设置，样品在烧结炉中反复进行烧结、淬火或烧结、涂膏；样品经过一个烧结室2和一个处理室3并形成有一个烧结循环周期；样品在烧结炉中直线运动。

本实施例中钟罩1的侧面还设置有进气口11和排气口12，进气口11用于通入气体，排气口12用于排气或抽真空的接口。

一些样品如钴酸锂等需要多次烧结，陶瓷需要多次金属化烧结。因此本实施例中可以实现对样品的金属化烧结，则处理室3中对应为涂膏工艺，样品在烧结室2中烧结完成一级金属化烧结，转移至处理室3涂一遍膏剂至尺寸，完成二级金属化烧结，二级以上亦然。多次烧结对于涂膏的厚度有精确把控，多次烧结可以精确控制到样品金属化层的尺寸精度。

如图2所示，本实施例中烧结腔包括：用于放置样品的进料门21、设置在烧结腔中的承载台22，内嵌于承载台22中的加热元件，以及连通相邻处理室3的腔室门23。每个烧结室2的温度相同或不同，温度根据样品一级金属化烧结、二级金属化烧等的结温度所决定。

本实施例中每个处理室3的外表面还设置有侧门31，样本从侧门31中取出。根据不同种类的样品需要金属化烧结的次数，有选择从侧门31中取出样本。

本实施例中烧结炉通过滑轨24连通所有烧结室2和处理室3。承载台22设置在滑轨24的上方，滑轨24带动承载台22沿烧结炉的轨道运动。滑轨24设置于腔室门23的底部，且与腔室门23不发生干涉。

本发明提供了一种直线隧道结构的连续烧结炉的烧结方法，包括以下步骤：A1、将样品放置在直线隧道中，从进料门21放置样品，样品放置在承台上加热；A2、滑轨24带动承载台22沿烧结炉的直线轨道运动，样品被移动至处理室3中淬火或表面涂膏；A3、滑轨24继续带动承载台22沿烧结炉的直线轨道运动，重复烧结、淬火或涂膏工艺，实现多次气相淬火烧结，或多次金属化烧结。

本实施例中提供的直线隧道结构的连续烧结炉，烧结室2和处理室3的间隔循环设置并串联直线连通。样本通过滑轨24依次通过烧结室2和处理室3，并进行有选择地多次金属化烧结。本实施例中，烧结室2和处理室3的先后顺序不做限定，不管是先涂膏或是直接烧结，烧结室2和处理室3总是间隔设置的。

此外，本实施例中直线隧道结构的连续烧结炉同样适用于气相淬火烧结的工艺。只需将处理室3作为淬火工艺的载体，样本通过滑轨24依次通过烧结室2和处理室3，并进行有选择地在处理室3中通入有特殊气氛和一定温度，可以实现多次烧结和淬火工艺。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上做出改进。如图3所示，为一种环形隧道结构的连续烧结炉的立体结构示意图。将直线隧道结构改进为环形隧道结构，这里的环形隧道结构包括但不限于椭圆形、圆形、正方形、长方形等封闭图形，其主要目的是实现环形隧道结构的往复的周期烧结。

本实施例中，烧结室2设置于钟罩1内，烧结室2和处理室3分别设置有一个，烧结室2和处理室3通过腔室门23连通，样品通过滑轨24依次在烧结室2和处理室3中往复运动，样品在经过一个烧结室2和一个处理室3即完成一个烧结循环周期，只要样品经过若干次烧结循环周期，即可完成多次烧结，实现环形往复的周期烧结。这种环形隧道结构相对于直线隧道结构，空间利用率高，无需设置更多的烧结室2和处理室3，成本上更低。

本发明还提供了一种环形隧道结构的连续烧结炉的烧结方法，包括以下步骤：B1、将样品放置在螺旋隧道中，从进料门21放置样品，样品放置在承台上加热；B2、滑轨24带动承载台22沿烧结炉的螺旋轨道运动，并在缓冲通道4中为样品快速冷却，冷却一定时间后被移载至螺旋轨道交叉部位的处理室3；B3、经过淬火或涂膏处理后，滑轨24继续带动承载台22运动至螺旋轨道交叉部位的烧结腔，并重复烧结、淬火或涂膏工艺，实现多次气相淬火烧结，或多次金属化烧结。

实施例三

本实施例在实施例一和实施例二的基础上做出改进。如图4所示，为一种螺旋隧道结构的连续烧结炉的结构示意图。将直线隧道结构、环形隧道结构改进为螺旋隧道结构，这里的螺旋隧道结构不是常规意义上空间上的螺旋，而是平面上的螺旋线结构，其主要目的是实现样品在螺旋隧道中的周期烧结。样品在烧结炉中做曲线旋转变向运动。

螺旋隧道结构的烧结炉，在螺旋轨道较长部位设置有缓冲通道4，缓冲通道4为样品快速冷却，螺旋轨道交叉部位间隔设置有处理室3和烧结室2。这种结构相比较于直线隧道结构、环形隧道结构，增加了一个用于控制冷却的缓冲通道4，使得本实施例对于烧结的温度把控更加精准。

本发明还提供了一种螺旋隧道结构的连续烧结炉的烧结方法，包括以下步骤：C1、将样品放置在环形隧道中，从进料门21放置样品，样品放置在承台上加热；C2、滑轨24带动样品沿烧结炉环形轨道旋转运动，样品被移动至处理室3位置，并在处理室3中淬火或表面涂膏；C3、并重复烧结、淬火或涂膏工艺，样品每旋转一周，样品完成一个周期的气相淬火烧结或金属化烧结。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。