定义

烧结炉是一种在高温下，使陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的炉具。

烧结原理

硬质合金烧结原理：将粘结相，以金属（Co，Ni）为主，也称金属陶瓷材料，和陶瓷相（以TiC, TaC, NbC）为基，温度高于粘结相而融为一体，达到这一过程叫做烧结工艺。

用途

烧结炉主要用于陶瓷粉体、陶瓷插芯和其他氧化锆陶瓷的烧结，金刚石锯片的烧结，也可用于铜材，钢带退火等热处理。

烧结炉

应用领域

烧结炉主要应用在钢铁行业、冶金行业、电子行业等。

种类

工业领域烧结炉涵盖了市场上大部分的高温烧结炉，按照行业来分，烧结炉的种类主要有：

硬质合金领域

真空烧结炉，低压(60bar)烧结炉，真空脱脂烧结炉，低压脱脂烧结炉，低压脱脂烧结气淬炉（20bar）。

粉末冶金领域

连续式网带烧结炉（1150度），推杆式烧结炉（1250度），钢带烧结炉（1000度），回转式烧结炉等。

太阳能领域 

多晶硅铸锭炉也属于烧结炉的一种。

多晶硅铸锭炉

若按压坯移动方式来分，可把烧结炉分为两大类：连续式烧结炉和间歇式烧结炉。

连续式烧结炉

压坯以一定的速度通过炉子的预热段、高温段及冷却段的炉膛。这种炉子具有生产量大、产品质量均匀、热效率高、操作方便、筑炉材料和发热元件费用低且寿命长、峰值电力小、烧结费用节省等优点。在粉末冶金机械零件生产中，常用的连续式烧结炉有网带炉、步进梁炉和推杆炉等。

1．网带炉

1)网带炉的特点

(1)通常条件下，不必使用烧舟，烧结件加热均匀、变形较小。

(2)操作简单，自动化程度高。

(3)可以使用快速烧除（RBO）机构加速润滑剂的烧除，以及碳补偿保证炉内碳势。

(4)具有驱动、传动装置，进料、出料稳定并连续地进行。传送带的速度可以在1.4~14m/h之间进行调节，以适应各种压坯烧结时间不同的要求。

(5)有各种安全装置。为了确保运转安全，采用能应用的所有警报系统和相应措施。例如气体低压报警，冷却水断流报警，温度异常报警等。

(6)设有辅助部分。每个烧结加热带的温度、缓冷区的温度都有自动控制装置，并有自动记录烧结气氛纯度的装置、气体压力与流量的自动控制装置。

2)网带炉的结构

网带炉由驱动装置，烧除区，烧结区，冷却区（水套冷却式），进、卸料装置，加热装置，各种配管及电气、测试装置组成。

(1)预烧区。

为了使蒸发的润滑剂顺利排除出炉外，加有气流流动系统，便于部分未能排出的润滑剂沉渣的清除，在炉底下部设有收集口，很容易从炉外清扫。

预烧区的炉盖以及与烧结区的法兰连接，均使用螺栓，所以检测简单。

(2)烧结区。

烧结区炉管采用耐热铸钢制的马弗炉炉管，且炉管留有充分的长度，可使保护气氛稳定，能保证传送带上的横向温差控制在±2℃以内。

为了不使在预烧区脱润滑剂时污浊了的保护气体流入烧结区，在预烧区和烧结区之间设有挡板，以阻止这部分气体流入。

炉管的隔热材料除承受炉管的重力外，全部采用陶瓷纤维，因此热经济性好，隔热效果好，从而使炉体表面温度控制在60℃以下。

用SiC加热元件间接式加热。可以从外部更换。另外加热器的各个端子采用的是耐热材料。

(3)缓冷区。

缓冷区采用的是自然冷却（空气）。备有充分的长度（1200mm），用隔热材料保温，具有恢复碳含量的作用。该区与烧结区是用同一耐热铸钢一体加工而成。

(4)冷却区。

冷却区分为三段。第一段底部加工成船形，这种设计是为了加快水的流速。以防止水垢等黏附堵塞水流，造成底部高温而引起烧结零件开裂。为便于水垢等的清扫，各区均设有清扫口。

3)使用注意事项

(1)必须严格限制使用温度，控制在1120～1150℃范围内，否则网带寿命将大大缩短。

(2)网带失效的主要形式是：变形拉长，超过允许伸长10%～20%的范围；网带丝的材料因氧化、渗碳及疲劳，截面缩小，产生疲劳裂纹，甚至断裂。网带使用寿命较短（约为6～9个月），网带费用高。

(3)炉门始终是敞开的，留出的间隙以让压坯刚刚通过为好，这种炉子需要大量的保护气氛。

2．推杆式烧结炉

这种炉子是将压坯装于烧舟中或垫块上，用机械（或手动）传动，推进炉内进行烧结。根据推舟是连续的还是间歇的，这种炉子又分为连续推进式和间歇推进式两种。

1)炉子结构

这种炉子适用于合金化要求高的粉末冶金机械零件的生产，一般烧结温度在1200～1250℃范围。

推杆式烧结炉是由推进装置和预热带、高温带、冷却带等组成。各段温度均自动控制。为了尽可能降低推进力，除高温烧结带外，在预热带和冷却带中铺设了辊道。预热带加热元件为Ni-Cr合金。烧结炉进、出料时，要先关闭中间门，在烧结炉进出口形成火帘后再进、出料。烧舟材料，用于1150℃以下时，可采用耐热合金钢；用于高于1150℃时，可采用陶瓷、石墨等耐高温材料。烧结带加热元件为SiC棒或钼。烧结气氛可采用吸热性气氛及分解氨等。

2)注意事项

(1)高温段如使用钼作为加热元件时，预烧段可选择如下保护气氛：

240℃以下：大气或氮气

240~720℃：氮气

720℃以上：氮气混合气体（氢气 20%）

(2)进、出料。

进料时，置换室入口侧门自动开启，由汽缸将烧舟推入置换室内；然后，入口侧门自动关闭，室内充氮气进行清洗。

然后打开预热带的炉门，烧舟被送入马弗炉内，门关闭。烧舟进炉以这样的方式不断循环反复。出料机构与操作与进料类似。

烧舟的运送可以进行定时设计。

置换室由氮气清洗，以防止混入空气，保证产品烧结质量和保护加热器。

(3)钼加热元件是挂在耐火侧墙上。既要防止钼的氧化，也要防止钼的碳化。

(4)与炉体结合的法兰盘要用硅酮胶密封。要定期进行泄漏检查。

(5)冷却装置上设有爆发口，以防止打爆。运转时抬起摇柄使用。停炉和检查，向炉内加压时，放下摇柄，进行完全的密封。

间歇式烧结炉

这种炉子是按一定时间间隔，进行开炉、压坯进炉、烧结及烧结零件出炉的工作循环。其优点是可以进行各种各样的特殊烧结、用气量小、可达到连续式烧结炉不可能达到的高温，易应用真空等。因此它适合于摩擦片、高速钢、不锈钢等特殊的粉末冶金零件烧结。常用的间歇式烧结炉有钟罩炉和真空炉等。

1．钟罩式加压烧结炉

这是用于生产粉末冶金摩擦片的专用烧结炉。在烧结中可施加压力，以使摩擦片快速、有效地与基板粘结。

炉子的工作室由耐火陶瓷块与砂封组成。气管及热电偶都是从炉子的下方通过底座引入工作室的。

装炉时，将需要烧结的摩擦片以一摞或几摞放置在底座上，将传递压力的平盘放置在摩擦片上，然后罩上加热用的钟罩。罩的底部是锐边的，它们在自重的作用下，沉入砂封中。这样形成一个密闭的工作空间。一般用分解氨气体作为保护气氛。压缩空气通入使摩擦片上平盘受压，即可对摩擦片进行加压烧结。

2．真空烧结炉

真空烧结炉也具有润滑剂烧除、预烧结及高温烧结的功能。润滑剂含量多的压坯可先在一般炉中烧除，然后再在真空炉内烧结。

真空烧结炉内部通常是由加热部分和隔热保温两部分组成的烧结区。加热形式有电热元件（如碳管、碳棒）加热、中频感应加热两种。炉子的冷却采用水夹套冷却。为了加速冷却，可向炉内通入氢、氮、氩等气体。

温度控制采用智能型温度仪，可实行升温、控温、降温的自动控制功能，并具有储存多条不同烧结工艺曲线的功能，还具有升降温速度可调及准确报时功能以及显示实际温度和设定温度等多种参数的功能。粉末冶金零件烧结使用的烧结炉型号多种多样，结构不同，其使用的方法也就不同。

微波烧结

微波烧结技术的关键是微波加热，其原理是物质在微波作用下发生电子极化、原子极化、界面极化、偶极转向极化等方式，将微波的电磁能转化为热能。显然，并非所有的材料都能被微波加热，根据物质与微波的作用特性，可将物质分为三大类：

(1)透明型，主要是低损耗绝缘体，如大多数高分子材料及部分非金属材料，可使微波部分反射及部分穿透，很少吸收微波，这类材料可以长期处于微波场中，发热量极小，常用作加热腔体内的透波材料，如四氟乙烯等可用于微波真空腔体的透波隔板。

(2)全反射型，主要是导电性能良好的金属材料，这些材料对微波的反射系数接近于1，仅极少量的入射微波能透入，可用作微波加热设备中的波导、微波腔体、搅拌器等；

(3)吸收型，主要是一些介于金属与绝缘体之间的电介质材料，包括纺织纤维材料、纸张、木材、碳化硅、氧化锆、荧光粉、陶瓷、水、石蜡等，微波烧结技术的应用对象主要是陶瓷材料和金属粉末材料。微波烧结技术的特点微波加热具有整体性、瞬时性、选择性、环境友好性、安全性及高效节能等特点。微波作为一种清洁能源，用于微波烧结，已成了材料界的一个研究热点 ，并引发了烧结技术领域中的一场革命。

微波烧结特点

1．可显著降低烧结温度，最大幅度可达500℃；

2．大幅降低能耗，节能高达70一90 %；

3．缩短烧结时间，可达50% 以上；

4．显著提高组织致密度、细化晶粒、改善材料性能；

5．工艺精确可控。产品一致性好，品质稳定。

应用领域

1.陶瓷材料：

采用微波高温炉烧结各种白瓷、炻瓷、薄胎瓷、骨灰瓷，比传统燃气烧结炉或燃油烧结炉降低一半以上的烧成成本，提高产品合格率。

利用微波高温炉烧结大红瓷器、青花瓷器，可大幅度提高成品率，缩短烧成时间，节约能耗。

微波高温炉可烧结各种氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料及复相陶瓷材料，可大幅度减少烧成时间，降低烧成温度，减小制品变形，提高成品率，节省能耗，降低生产成本。

2.粉末冶金材料：

硬质合金：微波高温炉烧结硬质合金刀具已经实现大规模工业化生产。由于快速烧结，碳化物晶粒细小，产品性能可以得到大幅度提高。

微波高温炉烧结各种钨合金；

微波高温炉烧结各种铁基、铜基粉末冶金零件。

3.磁性材料：

微波高温炉烧结镍锌软磁铁氧体材料；微波高温炉烧结不同牌号锰锌软磁铁氧体材料的频率特性曲线，与传统烧结炉烧结相比，同样配比情况下，获得更好的高频特性。

微波烧结旋磁铁氧体材料；微波高温炉烧结的旋磁铁氧体材料在配方不改变的条件下具有更低的损耗，更优的性能。

4.微波合成氮化钒和各种氮化铁合金材料：

利用微波高温合成技术还可以大规模生产氮化硅铁、氮化锰铁、氮化铬铁等特种氮化铁合金，不仅大幅度降低单位能耗，还可以提高产品性能指标。

5.微波高温合成各种陶瓷粉体材料：

利用微波高温合成技术可以合成出各种高性能的氧化物陶瓷粉体材料、氮化物陶瓷粉体材料碳化物陶瓷粉体材料及硼化物粉体。包括：钴酸锂，磷酸亚铁锂，氮化铝，氮氧化铝，赛隆，氮化钛，氮化钒，氮化硅，碳化硅，碳化钛，碳化钒，碳化铌，碳化锆，硼化钛等。利用微波高温煅烧还可以合成多种复相功能陶瓷粉体原料和稀土材料原料，如钛酸锶钡、锆钛酸铅、钡铁氧体、钇钡铜氧、长余辉稀土发光材料等。

利用微波等离子超音速粉体合成技术还可以制备超细、纳米级无机非金属粉体材料。

6.微波高温合成各种陶瓷色料，釉料：

利用高温微波合成工艺还可以合成各种无机非金属陶瓷色料和釉料：锆基色料：锆矾蓝色料、锆矾料、锆铁红色料；

包裹色料：Cd（**S1-x）－ZrSiO4包裹色料。

尖晶石色料：锌-铬-铁系、锌-铅-铬-铁系、钴-铬-铁系。

锡基色料：铬锡红色料、锡钒料。

资料来源于网络整理，仅作分享，有误还望指出|侵删

广东智展展览有限公司