網印的成形制品制造技術

可如下獲得成型的陶瓷制品：由尺寸穩定的陶瓷前體物質的分散體網印出的成型物在一個表面上，干燥如此得到的網印成型物，再將其煅燒產生成型陶瓷制品。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
專利技術的背景本專利技術涉及成形陶瓷制品(如具有高度柔性和生產率的磨粒)的形成方法，具體涉及由α氧化鋁前體的分散體制得的成形制品。與將大塊磨料粉碎再經分級制得的具有無規形狀的磨粒相比，在美國專利5,009,676中披露的晶種溶膠凝膠法制得的絲狀氧化鋁磨粒業已顯示出顯著的優點。這種成形磨粒的形成方法披露在美國專利(USPP)5,090,968和5,201,916中。由溶膠凝膠法氧化鋁制得的其它類型的成形制品，如盤、剛紙(fibers)和薄片也已有披露。但是，這類方法大都不很適用于制造很小的成形顆粒。現在已提出了一種新的很靈活的成形氧化鋁制品的生產方法，它能由前體材料的分散體快速高效地制造成形氧化鋁制品。本專利技術方法很容易自動化，所以特別適用于制造很細的顆粒。盡管就制得的成形物的類型而言，本專利技術相當靈活，但是它特別適用于制造成形的顆粒。專利技術的概述本專利技術方法是用網印方法制造成形的陶瓷制品，它是穿過一印網向一接受表面施加尺寸穩定的前體物質分散體。一種較好的方法是將α氧化鋁前體物質的分散體施加在支承于接受表面上的多孔印網的表面上，使之填滿印網中的許多孔洞，從接受表面上移去印網，隨后對留在接受表面上的網印成形物進行干燥、煅燒，形成燒結的α氧化鋁成形制品。所使用的分散體必須是尺寸穩定的，這是指當移去印網后成形物在待下一步干燥和煅燒的一定時間內，用本專利技術網印方法由分散體形成的簡單成形物須能良好地保持其形狀。當不能方便地獲得前體凝膠時，可使用添加劑獲得這種穩定性。如果使用添加劑不能獲得形狀穩定性，則本專利技術中分散體的固體含量就是關鍵因素。當固體含量較低時，可能需要調整粘度以防止移去印網后成形物的形狀發生變化，為此可加入粘度調節劑。當分散體是凝膠時，較好的方法是使用酸(如硝酸)產生膠溶作用。但是如果分散體具有太高的固體含量，則難以填滿印網的所有孔洞。在較好的方法中使用的分散體通常是一種勃姆石凝膠，而且該勃姆石凝膠最好含有細分散的、能對氧化鋁前體轉化成α氧化鋁具有成核作用的晶種顆粒。可以使用任何合適的材料(如不銹鋼，塑料如PTFE、EVA、聚酯或尼龍，重級紙紙等)制造多孔的印網。網印是一種眾所周知的方法，上述一般適用于制造印網的材料也適用于本專利技術的用途。印網的孔洞形狀并不關鍵，可根據制品的性能進行選擇。但是需知本方法提供了一種制造大量形狀實際上相同的成形物的方法，或者如果需要，本方法還可制造含有各種預定形狀不同的成形物的精確混合物的方法。本專利技術方法宜用于制造成形陶瓷磨粒。這種成形物可以是多角形的或球形的，但最適用的是規則矩形的成形物，其長徑比(即長度與最大橫截面尺寸之比)約為2∶1-50∶1，最好為約5∶1-25∶1。顯然尺寸變化受到印網厚度的限制。如果厚度太大，移去印網時分散體不易從孔洞中脫模。因此如果不使用脫模劑(如硅氧烷類、氟碳類或烴衍生物)對印網進行處理，則網印的最大厚度一般限于約10mm，更經常為3mm或更小。但是，如果要求的是扁平的成形物，則網印的這種厚度限制不是很明顯。專利技術的詳細描述本專利技術方法中使用的分散體可以是任何陶瓷前體物質的分散體，這里指的是一種細分散的物質，使用本專利技術方法以后，該物質成為成形陶瓷制品。前體可以是化學前體，例如，勃姆石是α氧化鋁的化學前體；可以是一種形態前體，例如γ氧化鋁是α氧化鋁的形態前體；也可以是物理前體，其意義是該前體本身已是細粒α氧化鋁，用它可以形成一種成形物，燒結后仍保留其形狀。當分散體中含的是物理或形態前體(按本文中使用的意義)時，該前體形態是細粉碎的粉末顆粒，當其燒結在一起時形成陶瓷制品，如在常規粘結磨具和涂覆磨具品中使用的磨粒。這種前體材料一般為平均粒徑小于約20微米、宜小于約10微米、最好小于約1微米的粉末顆粒。物理或形態前體分散體中的固體含量宜約為40-65％，盡管高達約80％固體含量的分散體也可使用。有機化合物常作為懸浮劑或作為臨時粘合劑與分散體中細粉碎的顆粒一起使用，其臨時粘合作用是在這些顆粒充分干燥之前能保持制品的形狀。這種有機化合物可以是常用于該目的的任何已知有機化合物，如聚乙二醇、山梨醇酯等。通過加熱變成最終穩定陶瓷形態的化學前體的固體含量，需要考慮在干燥和煅燒成燒結顆粒的過程中從前體本身中釋放的水分。在這種情況下固體含量一般略少一些，例如約75％或更低，最好約為30-50％。就勃姆石凝膠而言，最大的固體含量宜約為60％或甚至40％，也可使用固體含量少至20％的膠溶凝膠。與由加晶種的化學前體制得的制品相比，由物理前體制得的制品需要更高的煅燒溫度，例如，在溫度低于約1250℃，加晶種的勃姆石凝膠已能形成基本上完全致密的α氧化鋁，而由α氧化鋁凝膠制得的顆粒則需要高于約1400℃的煅燒溫度才能完全致密。可使用本專利技術方法制成成形陶瓷物品的材料包括物理前體，如已知陶瓷材料(如α氧化鋁、碳化硅、氧化鋁/氧化鋯和CBN)的細粉碎顆粒；還包括化學和/或形態前體，如氫氧化鋁、勃姆石、γ氧化鋁和其它過渡型氧化鋁及鋁礬土。在本專利技術的上述材料中，最有用的是基于氧化鋁的材料及其物理或化學前體。本專利技術的具體描述是就氧化鋁而言的，但是，應該理解本專利技術不受此限制，能采用許多不同的前體材料。在某些制造氧化鋁基制品的情況下需要的其它組分，包括成核劑，如細粉碎的α氧化鋁、氧化鐵、氧化鉻以及能在前體形態轉化成α氧化鋁形態的過程中起成核作用的其它材料；氧化鎂；氧化鈦；氧化鋯；氧化釔和稀土金屬氧化物。這些添加劑常起晶體生長限制劑或邊界相改善劑的作用。這些添加劑在前體中的量通常約小于10％，更宜小于5％(按固體重量計)。還可將細粉碎α氧化鋁本身與有機化合物(該有機化合物使α氧化鋁保持懸浮狀態并在顆粒被煅燒至基本上完全致密的過程中起臨時粘合劑的作用)一起使用來代替α氧化鋁的化學或形態前體。在這種情況下，在懸浮體中常可加入煅燒后形成獨立相的物質，或在干燥和煅燒過程中或煅燒后有助于成形顆粒保持結構完整性的物質。這種物質也可作為雜質存在。如果例如前體是細粉碎的鋁礬土，則會存在有少量玻璃體物質，這種物質在粉末顆粒燒結在一起形成成形制品后它會形成第二相。用于網印操作的多孔印網可以很容易地適用于不連續操作方式和連續操作方式。當印網的厚度位于其厚度范圍的上限(約10mm)時，它的柔性不夠，故無法用于采用帶狀印網的連續操作工藝中。而就許多其它應用而言，最好是用連續操作工藝。在這種自動化的操作方式中，多孔印網通常制成從動帶的形式，這意味著網印帶上的主要應力是縱向的，即它會有某種程度的拉長。如果在網印帶上的孔在其移動方向上成直線排列，則這種拉長不會導致顆粒橫截面的明顯變形。因此，用于本專利技術方法的網印帶最好具有這個特征。這種形狀的其它好處在于它使更多的制帶材料在長度方向進行取向，從而使網印帶在該方向上的強度達到最佳。在進行網印時，多孔的網印帶通過施加區時與一柔性的帶子相接觸。因此這個柔性帶子最好由抗水分侵蝕的材料制成，使之不受凝膠中水和酸的影響。由于該柔性帶子也是被驅動的，所以它最好是較難伸長的。它同時最好是表面上基本光滑的，以免凝膠滲入造成分離困難。許多氧化鋁凝膠具有酸性的pH值(特別是用酸進行膠溶的)，因此帶子應具有足夠的抗腐蝕性。符合這些標準的較好材料是不銹鋼，但某些情況下可使用其它材料，如鍍鉻的鎳、聚四氟乙烯、含有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用網印法制造成形陶瓷制品的方法，它包括穿過有許多孔的印網，向一接受表面施加尺寸穩定的陶瓷前體物質的分散體。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：ER小托爾，MD卡瓦諾，
申請(專利權)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]