一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法，該方法包括：分多次將陶瓷粉末加入到裝有水的球磨罐中，期間加入分散劑，攪拌均勻并調(diào)節(jié)PH至8?11得陶瓷漿料；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3?4.5％的瓊脂糖溶液；將瓊脂糖溶液按比例注入到真空除泡并預(yù)熱后的陶瓷漿料中，再一同注入預(yù)熱后的模具中冷卻得坯體；坯體經(jīng)靜置、多步干燥后燒結(jié)即得。采用該方法可以制備各種復(fù)雜形狀和大小的陶瓷部件，瓊脂糖為天然無毒的大分子環(huán)境友好，坯體中有機(jī)物含量極少不需要排膠，干燥成型過程不會(huì)開裂，生坯具有一定的強(qiáng)度，可在燒結(jié)前進(jìn)行加工。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及，該方法包括：分多次將陶瓷粉末加入到裝有水的球磨罐中，期間加入分散劑，攪拌均勻并調(diào)節(jié)PH至8?11得陶瓷漿料；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3?4.5％的瓊脂糖溶液；將瓊脂糖溶液按比例注入到真空除泡并預(yù)熱后的陶瓷漿料中，再一同注入預(yù)熱后的模具中冷卻得坯體；坯體經(jīng)靜置、多步干燥后燒結(jié)即得。采用該方法可以制備各種復(fù)雜形狀和大小的陶瓷部件，瓊脂糖為天然無毒的大分子環(huán)境友好，坯體中有機(jī)物含量極少不需要排膠，干燥成型過程不會(huì)開裂，生坯具有一定的強(qiáng)度，可在燒結(jié)前進(jìn)行加工。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及陶瓷材料
，具體涉及。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的陶瓷成型方法對(duì)模具的要求特別高、工藝比較復(fù)雜，而新興的陶瓷凝膠注模成型則是一種實(shí)用性很強(qiáng)的成型方法。凝膠注模成型是美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于上世紀(jì)90年代初專利技術(shù)的一種陶瓷凈尺寸成型技術(shù)，該技術(shù)完美的將陶瓷成型工藝與高分子化學(xué)結(jié)合起來，巧妙的將高分子化學(xué)的聚合物單體引入到陶瓷成型工藝中，制備出了高固相體積含量、低粘度的陶瓷漿料，在催發(fā)劑和引發(fā)劑的作用下，漿料與有機(jī)單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使陶瓷漿料原位凝固成型。陶瓷凝膠注模成型工藝適合制備復(fù)雜形狀的陶瓷零件，由于其漿料的固含量高，坯體有一定的強(qiáng)度，可以在陶瓷燒結(jié)前進(jìn)行機(jī)械加工。但這種方法也存在缺點(diǎn):坯體中有機(jī)物含量較多，燒結(jié)前需要排膠，導(dǎo)致該工藝的工業(yè)化自動(dòng)化程度不高;此外坯體干燥過程中容易開裂，外加的丙烯酰胺是一種神經(jīng)毒素，參與反應(yīng)的有機(jī)物也對(duì)環(huán)境有危害，所以無毒體系的凝膠注模成型開始廣泛的被研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服傳統(tǒng)陶瓷成型工藝的缺陷和完善現(xiàn)有陶瓷凝膠注模成型方法的不足，本專利技術(shù)提供。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:—種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法，包括以下步驟:(1)分多次將陶瓷粉體加入到裝有水的球磨罐中，期間加入分散劑，攪拌均勻得陶瓷漿料；(2)向陶瓷漿料中加入PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至8-11，再次攪拌均勻；(3)將步驟(2)所得陶瓷漿料球磨后除泡；(4)將除泡后的陶瓷漿料和無孔模具預(yù)熱至50-70°C ; (5)將一定量瓊脂糖粉末和水混合均勻并加熱，配制成一定濃度的瓊脂糖溶液；(6)將步驟(5)所得到的瓊脂糖溶液完全加入到預(yù)熱好的陶瓷漿料中，攪拌混合均勻，然后室溫下一同注入到預(yù)熱好的無孔模具中，冷卻至室溫得陶瓷生坯；(7)將陶瓷生坯靜置、干燥即得。按上述方案，步驟(I)中陶瓷粉體分3-6次加入，在第3次或第4次加入陶瓷粉體時(shí)加入分散劑，分散劑的加入量占陶瓷粉體總質(zhì)量的0.8-1.5 %，之后繼續(xù)添加陶瓷粉體并攪拌，直至陶瓷粉體加完。按上述方案，步驟(3)中球磨時(shí)間為20-40小時(shí)，球磨后的陶瓷漿料固相體積分?jǐn)?shù)為50-59%，在真空下進(jìn)行除泡，真空除泡時(shí)間為20-40分鐘。按上述方案，步驟(5)中瓊脂糖的用量為陶瓷粉體質(zhì)量的0.1%,瓊脂糖溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0-4.5%，配制好后將溶液加熱至85-90°C。按上述方案，步驟(7)中將陶瓷生坯置于濕度90%的環(huán)境下靜置20-24小時(shí)，接著在空氣中干燥8-10小時(shí)，最后在80-100°C下干燥8-10小時(shí)。優(yōu)選的，所述陶瓷粉體選自氧化鋯、氧化鋁、碳化硅和氮化硅中的任意一種。優(yōu)選的，所述分散劑選自檸檬酸銨、聚丙烯酸銨和四甲基氫氧化銨中的任意一種。優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑選自PH緩沖液、氨水和尿素中的任意一種。優(yōu)選的，所述無孔模具材質(zhì)為金屬、塑料，橡膠，玻璃中的任意一種。本專利技術(shù)提供的具有以下有益效果:(I)采用該方法可以制成各種復(fù)雜形狀和大小的陶瓷部件；(2)瓊脂糖為天然無毒的大分子，環(huán)境友好，操作簡(jiǎn)單，用量少；(3)陶瓷生坯中有機(jī)物含量極少，不需要排膠，干燥成型過程不會(huì)開裂;(4)制備出來的陶瓷生坯具有一定的強(qiáng)度，可以在燒結(jié)前進(jìn)行加工。【具體實(shí)施方式】為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案和有益效果，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1量取1ml蒸餾水加入到球磨罐中，分5次將共計(jì)61g的氧化鋯粉體(理論密度為6.lg/cm3，粒徑為Ιμπι)加入到球磨罐中，邊加邊攪拌。楽料粘度隨著氧化錯(cuò)粉體的加入逐漸增大，在第3次加入氧化鋯粉體的時(shí)候加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的檸檬酸銨(約0.488g)并攪拌，繼續(xù)添加氧化鋯粉體，直至粉體全部加完。用氨水將得到的氧化鋯陶瓷漿料的PH調(diào)節(jié)至8?11，并攪拌均勻。將氧化鋯漿料球磨24小時(shí)，制成固相含量為50%的氧化鋯陶瓷漿料，之后在室溫條件下真空除泡20分鐘。將氧化鋯陶瓷漿料和金屬無孔模具預(yù)熱到50°C。在預(yù)熱的同時(shí)，稱取0.427g瓊脂糖粉末和9.06g蒸餾水混合加熱到90 V，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5 %的瓊脂糖溶液。將制備好的瓊脂糖溶液完全加入到預(yù)熱好的氧化鋯陶瓷漿料中，攪拌使其混合均勻。在室溫下將其注入到預(yù)熱完畢涂有脫模劑的金屬無孔模具內(nèi)，然后冷卻到室溫。將得到的氧化鋯陶瓷生坯靜置在濕度為90%的環(huán)境下24小時(shí)，然后在空氣中干燥8小時(shí)，接著在80 0C下干燥8小時(shí)，最后燒結(jié)。若直接在室溫下進(jìn)行干燥，由于水分的蒸發(fā)和凝膠的脫漿速度太快，會(huì)致使生坯開裂，所以需要在潮濕的環(huán)境下進(jìn)行凝膠脫漿。脫漿時(shí)間低于20小時(shí)脫漿不完全，凝膠沒有充分的排出水分，下一步干燥也會(huì)蒸發(fā)大量水分影響生坯最后的干燥成型。潮濕環(huán)境下干燥完畢后接著在室溫下進(jìn)行干燥，由于脫漿完的凝膠有一定的強(qiáng)度，自然環(huán)境下的干燥速率不會(huì)改變生坯的成型狀況，但是速度不宜太快，否者仍然發(fā)生開裂。生坯脫水到一定程度，在較高溫度下進(jìn)行干燥會(huì)使得生坯完全成型，即得到完整的生坯樣品。實(shí)施例2本實(shí)施例其他參數(shù)與實(shí)施例1相同，不同之處在于:分散劑梓檬酸錢的加入量為陶瓷粉體總質(zhì)量的1.5%(0.915g)。實(shí)施例3量取1ml蒸餾水加入到球磨罐中，分5次將共計(jì)71g的氧化鋯粉體(理論密度為6.lg/cm3)加入到球磨罐中，邊加邊攪拌。漿料粘度隨著氧化鋯粉體的加入逐漸增大，在第4次加入氧化鋯粉體的時(shí)候加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的聚丙烯酸銨(約1.065g)并攪拌，繼續(xù)添加氧化鋯粉體，直至粉體全部加完。用PH緩沖劑將得到的氧化鋯陶瓷漿料的pH調(diào)節(jié)至8?11，并攪拌均勻。將氧化鋯漿料球磨20小時(shí)，制成固相含量為53%的氧化鋯陶瓷漿料，之后在室溫條件下真空除泡40分鐘。將氧化鋯陶瓷漿料和塑料無孔模具預(yù)熱到70°C。在預(yù)熱的同時(shí)，稱取0.497g瓊脂糖粉末和16.07g蒸餾水混合加熱到85 V，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的瓊脂糖溶液。將制備好的瓊脂糖溶液完全加入到預(yù)熱好的氧化鋯陶瓷漿料中，攪拌使其混合均勻。在室溫下將其注入到預(yù)熱完畢涂有脫模劑的塑料無孔模具內(nèi)，然后冷卻到室溫。將得到的氧化鋯陶瓷生坯靜置在濕度為90%的環(huán)境下20小時(shí)，然后在空氣中干燥10小時(shí)，接著在100 0C下干燥1小時(shí)，最后燒結(jié)。實(shí)施例4量取1ml蒸餾水加入到球磨罐中，分5次將共計(jì)87.8g的氧化鋯粉體(理論密度為6.lg/cm3)加入到球磨罐中，邊加邊攪拌。漿料粘度隨著氧化鋯粉體的加入逐漸增大，在第3次加入氧化鋯粉體的時(shí)候加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8 %的四甲基氫氧化銨(約0.7024g)并攪拌，繼續(xù)添加氧化鋯粉體，直至粉體全部加完。用尿素將得到的氧化鋯陶瓷漿料的PH調(diào)節(jié)至8?11，并攪拌均勻。將氧化鋯漿料球磨24小時(shí)，制成固相含量為59%的氧化本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法，其特征在于包括以下步驟：(1)分多次將陶瓷粉體加入到裝有水的球磨罐中，期間加入分散劑，攪拌均勻得陶瓷漿料；(2)向陶瓷漿料中加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至8?11，再次攪拌均勻；(3)將步驟(2)所得陶瓷漿料球磨后除泡；(4)將除泡后的陶瓷漿料和無孔模具預(yù)熱至50?70℃；(5)將一定量瓊脂糖粉末和水混合均勻并加熱，配制成一定濃度的瓊脂糖溶液；(6)將步驟(5)所得到的瓊脂糖溶液完全加入到預(yù)熱好的陶瓷漿料中，攪拌混合均勻，然后室溫下一同注入到預(yù)熱好的無孔模具中，冷卻至室溫得陶瓷生坯；(7)將陶瓷生坯靜置、干燥即得。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳常連，王璀璨，羅馬亞，黃小雨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42