專利名稱：陶瓷部件的漿料成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的陶瓷部件的漿料成型方法，屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
但是這種注凝成型方法中，常常由于成型時(shí)漿料中的顆粒排列不佳，或有氣泡和搭橋情況存在，致使成型坯體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均，顯微結(jié)構(gòu)不理想，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量、性能。
本發(fā)明所述的陶瓷部件的漿料成型方法，首先制備預(yù)混液，在預(yù)混液中加入陶瓷粉料制成料漿，將陶瓷漿料注入非孔模具，靜置、加熱保溫后得陶瓷部件產(chǎn)品，其特征在于注入模具中的漿料接受有物理場(chǎng)的作用。
陶瓷部件的漿料成型方法如下(1)制備預(yù)混液，例如將交聯(lián)劑N、N-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于丙烯酰胺單體溶液中，交聯(lián)劑與單體的重量比例為1∶(10～90)之間。
(2)在上述預(yù)混液中加入陶瓷粉料、去離子水、分散劑，再充分球磨或攪拌分散，制備陶瓷料漿，料漿中陶瓷粉與有機(jī)單體的重量比例為100∶(0.5～10)，球磨時(shí)間為10～60小時(shí)。
(3)將上述料漿在5～35℃溫度范圍內(nèi)，加入固化劑及催化劑以及引發(fā)劑，例如在上述基礎(chǔ)上加入過硫酸銨或過硫酸鉀作為引發(fā)劑，也可同時(shí)加入N，N，N1，N1-四甲基乙二銨作為催化劑。引發(fā)劑的加入量為每升料漿0.01～200％wt(重量百分?jǐn)?shù))，催化劑加入量為每升料漿0.01～0.02％wt，并攪拌抽真空，使引發(fā)劑、催化劑在料漿中均勻分散并除泡。
(4)將上述陶瓷料漿注入非孔模具中。
我們改進(jìn)是從開始澆注到固化之前的一段時(shí)間或整個(gè)過程中，對(duì)注入模具中的料漿施以物理場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)漿料成型過程的動(dòng)態(tài)化。物理場(chǎng)的作用時(shí)間控制在1分鐘～2小時(shí)。
(5)將模具置于適當(dāng)溫度下，如40～100℃，在保溫箱或水浴內(nèi)，保溫1分鐘～5小時(shí)，料漿中的單體分子聚合反應(yīng)并與水溶性高分子相互作用形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，從而使陶瓷料漿固化轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾膳黧w。
在成型過程中，對(duì)陶瓷料漿施以物理場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)漿料成型過程的動(dòng)態(tài)化，使?jié){料中的陶瓷顆粒在物理場(chǎng)的作用下重新位移重排，可有效地改善料漿中陶瓷顆粒的排列堆積方式，克服無(wú)物理場(chǎng)作用時(shí)，陶瓷顆粒自然堆積的缺陷。施加物理場(chǎng)作用后，陶瓷顆粒緊密堆積，形成均勻致密的顯微結(jié)構(gòu)，減少或消除了由于氣泡和搭橋等現(xiàn)象所導(dǎo)致的非均勻結(jié)構(gòu)。因此可以有效地形成一個(gè)結(jié)構(gòu)均勻、致密度高的陶瓷坯體，這種坯體燒結(jié)的制品強(qiáng)度等性能明顯改善，可靠性顯著提高。
本發(fā)明方法是將陶瓷部件的漿料成型與動(dòng)態(tài)的物理場(chǎng)作用結(jié)合起來(lái)，使成型漿料或成型模型或兩者一起或者一前一后并有重疊地受物理場(chǎng)的作用，尤其是在漿料往模型中注入的過程中或注入后，對(duì)模型和漿料施以物理場(chǎng)。并且在漿料開始膠凝固化前后適當(dāng)時(shí)間停止這種物理場(chǎng)作用。如此，漿料中的顆粒得以均勻地排列，形成均勻的顯微結(jié)構(gòu)。
通過物理場(chǎng)作用，能促進(jìn)消除澆注過程中產(chǎn)生的二次氣泡。因此，通過漿料成型過程的動(dòng)態(tài)化可促進(jìn)陶瓷顆粒實(shí)現(xiàn)均勻緊密堆積，能提高坯體致密度0.01～0.1g/cm3，明顯降低坯體缺陷和氣孔率，密度可提高0.01～0.1g/cm3，氣孔率可降低1～10％。
能夠滿足要求的物理場(chǎng)有多種
有機(jī)械振動(dòng)形成的物理場(chǎng)，機(jī)械振動(dòng)的振動(dòng)頻率控制為1～1000Hz、振幅為0.01～50mm較適宜。
有超聲波形成的物理場(chǎng)，超聲波頻率控制為20～80KHz為適宜。
還有磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等。漿料中的磁性顆粒在磁場(chǎng)的作用下定向排列，形成具有序結(jié)構(gòu)的成型坯體。靜電場(chǎng)可使?jié){料中荷電顆粒在靜電場(chǎng)作用下有序排列，形成有序結(jié)構(gòu)的坯體。
各種物理場(chǎng)可以通過作用于模具來(lái)實(shí)現(xiàn)，如使注漿模具產(chǎn)生振動(dòng)、高頻振動(dòng)等，模具的振動(dòng)力傳遞給模具中的漿料，影響漿料中的顆粒排列。
物理場(chǎng)的施加方式可以是連續(xù)式的，也可以是間歇式的，在實(shí)際中，可根據(jù)具體情況調(diào)整決定，分成兩次或兩次以上作用均可。
本發(fā)明所述的陶瓷部件的漿料成型方法，能夠使成型的陶瓷部件坯體顯微結(jié)構(gòu)均勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善產(chǎn)品性能，廣泛應(yīng)用于各種形狀的高技術(shù)陶瓷部件的成型，不同的結(jié)構(gòu)形式的產(chǎn)品使用不同的模具。
實(shí)施例1熔融石英陶瓷部件的成型熔融石英原料為江蘇一廠家生產(chǎn)的熔融石英粉料。100毫升丙烯酰胺單體濃度為40％的預(yù)混液，加入去離子水480克。再將4000克熔融石英粉加入上述溶液中球磨23小時(shí)后，然后加入引發(fā)劑過硫酸銨0.2克，均勻攪拌分散于懸浮體中，真空除泡10分鐘，再將此懸浮體注入金屬模具，澆注過程中對(duì)金屬模具施加機(jī)械振動(dòng)，振動(dòng)頻率80Hz、振幅1mm；澆注完畢再振動(dòng)10分鐘，然后加熱至80℃，恒溫30分鐘后脫模，將已固化的熔融石英陶瓷坯體從模具中取出。
實(shí)施例2氧化鋁陶瓷部件的成型氧化鋁粉由山東鋁業(yè)公司生產(chǎn)。純度為99.7％，平均粒徑約為2.8μm。
200毫升預(yù)混液中加入氧化鋁陶瓷粉700克，通過球磨10小時(shí)，得流動(dòng)性好陶瓷懸浮體，真空除泡10分鐘后，加入過硫酸胺引發(fā)劑0.03克(以水溶液形式)和N，N，N1，N1-四甲基乙二銨催化劑0.02毫升。把陶瓷漿料注入的金屬模具，澆注過程中對(duì)金屬模具施加機(jī)械振動(dòng)，澆注完畢再振動(dòng)10分鐘，振動(dòng)頻率80Hz、振幅0.8mm；再加熱至90℃恒溫15分鐘，模具內(nèi)氧化鋁陶瓷漿料完全凝固成強(qiáng)度韌性均佳的陶瓷坯體。將模具移去即可得到表面光潔的氧化鋁坯體。
實(shí)施例3氮化硅陶瓷部件的成型氮化硅陶瓷粉由山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院生產(chǎn)，平均粒徑為2.5μm。
150毫升預(yù)混液中加入聚氧化乙烯0.1克，攪拌30分鐘溶解。再將氮化硅陶瓷粉420克加入上述溶液中。球磨10小時(shí)，再加入過硫酸胺引發(fā)劑0.03克(以水溶夜形式)和N，N，N1，N1-四甲基乙二銨催化劑0.01毫升，將陶瓷懸浮體攪拌抽真空10分鐘。然后將此懸浮體注入模具，澆注過程中對(duì)金屬模具施以超聲波作用，頻率50KHz，澆注完畢后繼續(xù)施加超聲波10分鐘，隨后加熱至80℃，恒溫30分鐘，模具內(nèi)漿料完全固化為陶瓷坯體后再脫模，得到形狀、尺寸完好的氮化硅陶瓷坯體。
實(shí)施例4氧化鋯陶瓷部件的成型氧化鋯陶瓷粉為南玻集團(tuán)結(jié)構(gòu)陶瓷公司生產(chǎn)Ce-Y-ZrO2顆粒，粒徑為0.8μm。將500克氧化鋯陶瓷粉加入120毫升預(yù)混液中，球磨10小時(shí)后，真空除泡10分鐘，然后加入引發(fā)劑過硫酸鉀0.05克和N，N，N1，N1-四甲基乙二銨催化劑0.05毫升，均勻攪拌分散于懸浮體中，再將此懸浮體注入金屬模具中，澆注過程中對(duì)金屬模具施加機(jī)械振動(dòng)，振動(dòng)頻率80Hz、振幅2mm；澆注完畢再振動(dòng)10分鐘，隨后加熱至70℃，恒溫20分鐘后，即可脫模得已固化氧化鋯陶瓷坯體。
實(shí)施例5碳化硅陶瓷部件的成型200毫升水中加入10克丙烯酰胺單體(白色結(jié)晶狀)攪拌約15分鐘即可溶解，隨后將碳化硅陶瓷粉2.5μm約650克加入到上述溶有高分子的單體溶液中，充分?jǐn)嚢璺稚?。再球?0小時(shí)，得到流動(dòng)性好的懸浮體。真空除泡10分鐘，再加入0.05克過硫酸胺和0.025毫升N，N，N1，N1-四甲基乙二銨到陶瓷懸浮體中并均勻分散，然后把上述陶瓷懸浮體注入金屬模具，澆注過程中對(duì)金屬模具施加機(jī)械振動(dòng)，振動(dòng)頻率100Hz、振幅0.1mm；澆注完畢再振動(dòng)10分鐘，并加熱至100℃，25分鐘后懸浮體固化為陶瓷坯體即可脫模，得到表面光潔無(wú)缺陷的陶瓷坯體。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷部件的漿料成型方法，首先制備預(yù)混液，在預(yù)混液中加入陶瓷粉料制成料漿，將陶瓷漿料注入非孔模具，靜置、加熱保溫后得陶瓷部件產(chǎn)品，其特征在于注入模具中的漿料接受有物理場(chǎng)的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)為機(jī)械振動(dòng)形成的物理場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的漿料成型方法，其特征在于機(jī)械振動(dòng)的振動(dòng)頻率為1～1000Hz、振幅0.01～50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)為超聲波形成的物理場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的漿料成型方法，其特征在于超聲波頻率為20～80KHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)為磁場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)為靜電場(chǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)的施加是連續(xù)式的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿料成型方法，其特征在于物理場(chǎng)的施加是間歇式的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的陶瓷部件的漿料成型方法，首先制備預(yù)混液，在預(yù)混液中加入陶瓷粉料制成料漿，將陶瓷漿料注入非孔模具，靜置、加熱保溫后得陶瓷部件產(chǎn)品，其特征在于注入模具中的漿料接受有物理場(chǎng)的作用。物理場(chǎng)有機(jī)械振動(dòng)形成的物理場(chǎng)、超聲波形成的物理場(chǎng)、磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等。本發(fā)明成型方法，能夠使成型的陶瓷部件坯體顯微結(jié)構(gòu)均勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善產(chǎn)品性能，廣泛應(yīng)用于各種形狀的高技術(shù)陶瓷部件的成型。
文檔編號(hào)B28B7/40GK1454761SQ0211032
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者王樹海, 崔文亮, 袁向東, 李安明, 高冬云, 王忠波, 張翼 申請(qǐng)人:山東中博先進(jìn)材料股份有限公司