CN119408278A

CN119408278A - 一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料及其制备方法

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Publication number: CN119408278A
Application number: CN202411517077.6A
Authority: CN
Inventors: 齐丹; 孙琦岳; 方程; 刘凯波; 张津瑞; 王延明
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2024-10-29
Filing date: 2024-10-29
Publication date: 2025-02-11

Abstract

本发明公开了一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材及其制备方法，包括：采用干压工艺预成型，之后采用冷等静压工艺压实制备曲面透明陶瓷素坯，高温烧结后CNC精密加工，表面抛光打磨，得到曲面透明陶瓷；将曲面陶瓷开口朝上固定，将切割好的至少为两层平面玻璃按顺序叠合放置于所述曲面透明陶瓷上，每层玻璃之间及陶瓷表面喷二氧化硅，在烘弯炉加热软化紧密贴合在所述曲面透明陶瓷表面；由上到下依次按照有机板材、所述多层平面玻璃和所述曲面透明陶瓷各层之间为胶片进行合片，将所述合片套真空橡皮圈并对进行冷抽空气，转移至高压釜内加压加热后，排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片得到所述车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料。

Description

一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材及其制备方法，属于透明防护陶瓷复合防护材料技术领域。

背景技术

目前，高安全防护玻璃为实现防护效果，采用多层结构复合，玻璃厚重，车辆机动性能下降。透明陶瓷是一种采用陶瓷工艺制备的具有透光性能的陶瓷，具有透光性好、硬度高、耐腐蚀、耐高温的特点，防护性能优异。采用透明陶瓷制备的复合防护材料，相较于传统防护玻璃，可减重50％，减薄40％以上。

现有车用玻璃，包括前后风挡玻璃及车门玻璃，带有一定的曲率，因此在制备工艺上，多层防护玻璃常采用整体烘弯的方式，层间吻合精度高，生产效率高；而透明陶瓷熔点高(＞2000℃)，不会随温度升高而逐渐软化，成型方式主要依靠素坯烧结成型及后续加工，无法与玻璃叠片整体烘弯成型。

陶瓷在烧结成型过程中会发生尺寸收缩，后处理也会影响实际大小、薄厚及曲率，因此透明陶瓷成品与素坯相比会发生明显变形，与之匹配的玻璃曲率难以确定，影响后续合片，造成光学性能下降，难以满足车用要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的玻璃防护构型存在的问题，提出一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料及其制备方法。

本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：

一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，包括：

步骤S1，采用干压工艺预成型，之后采用冷等静压工艺压实制备曲面透明陶瓷素坯，高温烧结后CNC精密加工，表面抛光打磨，得到曲面透明陶瓷；

步骤S2，将曲面陶瓷开口朝上固定，将切割好的至少为两层平面玻璃按顺序叠合放置于所述曲面透明陶瓷上，每层玻璃之间及陶瓷表面喷二氧化硅，在烘弯炉加热软化紧密贴合在所述曲面透明陶瓷表面；

步骤S3，由上到下依次按照有机板材、所述多层平面玻璃和所述曲面透明陶瓷各层之间为胶片进行合片，将所述合片套真空橡皮圈并对进行冷抽空气，转移至高压釜内加压加热后，排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片得到所述车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料。

优选的是，所述步骤S1中透明陶瓷采用AlON陶瓷、YAG陶瓷或镁铝尖晶石陶瓷材料。

优选的是，所述步骤S1中干压工艺压力为150MPa～500MPa，保压时间为1min～10min，烧结温度为1600℃～2000℃，烧结时间为10～30h。

优选的是，所述步骤S1中冷等静压工艺压力为100MPa～600MPa，保压时间为5min～30min，曲面透明陶瓷透光度至少为70％，曲面透明陶瓷厚度为4mm～10mm。

优选的是，所述步骤S2中烘弯温度为500℃～800℃，时间为1～10h。

优选的是，所述步骤S2中玻璃单层厚度为3mm～8mm。

优选的是，所述步骤S3中冷抽空气时间大于等于5min，转移至高压釜内，加压加热，压力为0.5MPa～2MPa，温度130℃～200℃，1h后排气降压。

优选的是，所述步骤S3中有机板材厚度为2～4mm，有机板材透光度＞80％。

优选的是，所述步骤S3中胶片为聚氨酯材料，胶片厚度为0.5mm～1mm。

一种如上述的制备方法制备得到的车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料。

本发明相对于现有而言具有的有益效果：

本发明公开了一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料及其制备方法，首先曲面透明陶瓷成型方法采用干压工艺预成型，之后采用冷等静压工艺压实素坯，高温烧结后CNC精密加工，表面抛光打磨，可以实现透光度70％以上，其次多层玻璃烘弯方法采用制备的曲面透明陶瓷作为玻璃烘弯模具，保证玻璃与透明陶瓷精密吻合，复合后光学性能良好，同时避免玻璃成型过程单独开模，降低生产成本，最后合片工艺方法，迎弹面采用透明陶瓷，利用透明陶瓷高硬度破碎弹丸，背板为有机板材，防止破片飞散，可减少玻璃层数，实现减薄减重。采用热压工艺进行复合，工艺简单、复合精度高、产品防护性能好。

附图说明

图1是本发明一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下根据附图1对本发明做进一步说明：

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤S1，采用干压工艺预成型，之后采用冷等静压工艺压实制备曲面透明陶瓷素坯，高温烧结后CNC精密加工，表面抛光打磨，得到曲面透明陶瓷，具体内容如下：

透明陶瓷采用AlON陶瓷、YAG陶瓷或镁铝尖晶石陶瓷材料，透明陶瓷采用高纯超细高分散粉体，干压及等静压工艺制备高致密度大尺寸曲面素坯，高温烧结成型后，经后处理，制得曲面透明陶瓷。干压工艺压力为150MPa～500MPa，保压时间为1min～10min。冷等静压工艺压力为100MPa～600MPa，保压时间为5min～30min。烧结温度为1600℃～2000℃，烧结时间为10～30h。曲面透明陶瓷透光度为70％以上，曲面透明陶瓷厚度为4mm～10mm。

下面分别以AlON陶瓷和YAG陶瓷作为示例具体描述：

透明陶瓷采用AlON陶瓷时，上述步骤S1具体内容包括：

将AlON粉体放于模具内，压力为200MPa，保压3min，预成型曲面形状之后采用压力为300Mpa的冷等静压工艺压实素坯得到曲面AlON透明陶瓷素坯。将曲面AlON透明陶瓷素坯在氢气气氛下高温为1900℃烧结10h，采用CNC精密加工，表面抛光打磨，制得厚度为4mm的曲面AlON透明陶瓷。

透明陶瓷采用YAG陶瓷时，上述步骤S1具体内容包括：

将按照化学式Y3Al5O12中各元素化学计量比分别称量Y₂O₃粉体、Al₂O₃粉体放于模具内，压力为150MPa，保压4min，预成型曲面形状之后采用压力为280MPa冷等静压工艺压实素坯得到曲面YAG透明陶瓷素坯；

将所述曲面YAG透明陶瓷素坯高温为1600℃烧结10h，采用CNC精密加工，表面抛光打磨，制得厚度为5mm的曲面YAG透明陶瓷。

步骤S2，将曲面陶瓷开口朝上固定，将切割好的至少为两层平面玻璃按顺序叠合放置于所述曲面透明陶瓷上，每层玻璃之间及陶瓷表面喷二氧化硅，在烘弯炉加热软化紧密贴合在所述曲面透明陶瓷表面，具体步骤如下：

玻璃采用烘弯工艺成型，烘弯模具即为为曲面透明陶瓷。将曲面陶瓷开口朝上固定，将切割好的多层平面玻璃按顺序叠合，放置于曲面陶瓷表面，每层玻璃之间及陶瓷表面喷直径为0.8微米的二氧化硅，防止烘弯过程粘片，之后在烘弯炉加热软化，靠自身重力紧密贴合在陶瓷表面。烘弯温度为500℃～800℃，时间为1～10h，玻璃单层厚度为3mm～8mm。

下面分别以AlON陶瓷和YAG陶瓷作为示例具体描述：

透明陶瓷采用AlON陶瓷时，上述步骤S2具体内容包括：

将切割好的3层平面玻璃按顺序叠合，玻璃厚度5mm，放置于曲面透明陶瓷上，每层玻璃之间及陶瓷表面喷直径为0.8微米的二氧化硅，防止烘弯过程粘片，之后在烘弯炉加热软化，温度为680℃，时间3h，靠自身重力紧密贴合在模具表面。

透明陶瓷采用YAG陶瓷时，上述步骤S2具体内容包括：

步骤S3，由上到下依次按照有机板材、所述多层平面玻璃和所述曲面透明陶瓷各层之间为胶片进行合片，将所述合片套真空橡皮圈并对进行冷抽空气，转移至高压釜内加压加热后，排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片得到所述车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料，具体步骤如下：

按照透明陶瓷最下，有机板材最上，中间为玻璃，各层之间为胶片合片，套真空橡皮圈，然后对玻璃进行冷抽使合片中间的空气排除干净，且冷抽时间应不低于5min。为保证合片牢固紧密，排气充分，首先进行预热压，之后转移至高压釜内，加压加热，压力为0.5MPa～2MPa，温度130℃～200℃，1h后排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片得到车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料。有机板材为PC材料，有机板材厚度为2～4mm，有机板材透光度＞80％，胶片为聚氨酯材料，胶片厚度为0.5mm～1mm。

下面分别以AlON陶瓷和YAG陶瓷作为示例具体描述：

透明陶瓷采用AlON陶瓷时，上述步骤S3具体内容包括：

按照透明陶瓷最下，PC板，中间为多层玻璃，各层之间为胶片，层叠合片；将合片套真空橡皮圈，然后对合片进行冷抽使合片中间的空气排除干净，冷抽时间7min；转移至高压釜内，加压加热，压力为1MPa，温度150℃，1h后排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片，制得曲面AlON透明陶瓷复合防护材料。

透明陶瓷采用YAG陶瓷时，上述步骤S3具体内容包括：

按照透明陶瓷最下，PC板，中间为多层玻璃，各层之间为胶片，层叠合片；将合片套真空橡皮圈，然后对合片进行冷抽使合片中间的空气排除干净，冷抽时间8min；转移至高压釜内，加压加热，压力为1.2MPa，温度150℃，1h后排气降压，取出透明陶瓷复合FH材料，割除周围多余胶片，制得曲面YAG透明陶瓷复合防护材料。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中透明陶瓷采用AlON陶瓷、YAG陶瓷或镁铝尖晶石陶瓷材料。

3.根据权利要求2所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中干压工艺压力为150MPa～500MPa，保压时间为1min～10min，烧结温度为1600℃～2000℃，烧结时间为10～30h。

4.根据权利要求3所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中冷等静压工艺压力为100MPa～600MPa，保压时间为5min～30min，曲面透明陶瓷透光度至少为70％，曲面透明陶瓷厚度为4mm～10mm。

5.根据权利要求1所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中烘弯温度为500℃～800℃，时间为1～10h。

6.根据权利要求1或5所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中玻璃单层厚度为3mm～8mm。

7.根据权利要求1所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中冷抽空气时间大于等于5min，转移至高压釜内，加压加热，压力为0.5MPa～2MPa，温度130℃～200℃，1h后排气降压。

8.根据权利要求7所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中有机板材厚度为2～4mm，有机板材透光度＞80％。

9.根据权利要求8所述的一种车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中胶片为聚氨酯材料，胶片厚度为0.5mm～1mm。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的车用曲面透明防护陶瓷复合防护材料。