一种陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法及装置制造方法及图纸

一种陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法，其特征在于：所述陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法分以下三个步骤：　　　　步骤一：将陶瓷浆料分组分分别储存于不同的储料罐中，各组分单独存在时可长期保存而不发生固化，浆料粘度＜１Ｐａ·ｓ，浆料温度可以控制在０～８０℃之间，在真空状态下搅拌，并且浆料处于自循环状态，以保证除去浆料中的气泡且不发生沉淀；　　　　步骤二：混合浆料时，通过计量隔膜泵计量所需浆料的数量，在压力（１～８ＭＰａ）的作用下将各组分快速注入静态混合器中，陶瓷浆料在很短的时间内（０．５～１０秒）通过高压（１～８Ｍｐａ）对射混合，然后再通过静态混合器保证多组份料均匀混合，由于高压对射和静态混合器内为真空状态，在混合的过程中不会导致浆料中气泡的产生；　　　　步骤三：从静态混合器喷出的浆料在压力的作用下，注入已抽真空的模具中，利用各组分浆料的不同特性快速反应并固化成型，获得陶瓷制品；按所述三个步骤实现快速反应并固化成型的几种途径为：　　　　（１）将陶瓷浆料分为：陶瓷颗粒带正电的Ａ组分和陶瓷颗粒带负电的Ｂ组分，将Ａ、Ｂ两组分快速混合而固化成型；　　　　（２）Ａ组分含有与本组分带电相同的高价离子；Ｂ组分与Ａ组分带有相反的电荷，同样也含有与Ｂ组分相同的高价同离子；当Ａ、Ｂ两组分快速混合时，由于二者带有相反的电荷以及高价离子的相互作用，而导致浆料快速固化成型；　　　　（３）用性质完全相反的分散剂分散同样的悬浮体，当它们快速混合时，由于分散剂的相互作用，使悬浮体的粘度迅速增加而固化成型；　　　　（４）在已有的直接凝固注模成型技术中，将生物酶和陶瓷浆料置于一个独立的料罐中和陶瓷浆料置于另外一个料罐中；当这两个料罐快速混合时，生物酶与陶瓷浆料发生化学反应，浆料快速固化成型；　　　　（５）在已有的凝胶注模成型技术中，将催化剂、有机单体溶液和陶瓷浆料置于一个独立的料罐中；将引发剂和不含有单的体陶瓷浆料置于另外一个料罐中，当这两个料罐快速混合时，引发单体聚合，浆料快速固化成型。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷成型技术，特别涉及在真空条件下利用各组分悬浮体的不同特性快速反应并固化成型的一种陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法及装置。
技术介绍
高性能陶瓷材料及部件的制备工艺是陶瓷材料开发和应用的前提。而成型工艺在整个陶瓷材料的制备过程中起着承上启下的作用，是保证陶瓷材料及部件的可靠性、成品率及可重复性的关键，与工业化和规模化生产直接相关。进入九十年代之后，围绕着提高陶瓷坯体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，胶态原位凝固成型工艺应运而生并成为研究的热点，凝胶注模成型(Gelcasting)、温度诱导絮凝成型(Temperature Induced Floculation)、直接凝固注模成型(DirectCoagulation Casting)等相继出现。这些成型技术的共同特点是可以实现陶浆料体的原位固化成型，获得的陶瓷坯体密度分布均匀，表面光洁；而且使用的有机物含量较低，避免了长时间排胶及开裂问题。但是，都是靠温度作为主要因素诱发陶瓷浆料固化，固化发生在一定的温度范围内，而悬浮体内部存在温度梯度。当温度达到固化的临界点时，在悬浮体内部会发生局部首先固化，这就造成了两个方面的问题浆料在未注入模具时就可能发生固化，或注入模具后较长时间还未固化，或者在模具中固化持续较长时间。由于在悬浮体内部存在温度梯度，必然造成固化的不均匀性，从而导致坯体内部产生内应力，在后续的干燥及烧结过程中易形成缺陷。要解决以上问题，须使陶瓷浆料在注入模具后粘度迅速增加并且各部分几乎同时固化，最终成为刚性的坯体。而其中的关键就在于掌握控制固化的工艺参数，必须使浆料在注入模具之前是稳定的，具有很好的流动性，且不含气泡；而在注入模具后能迅速发生固化。本专利技术人在专利ZL 00 1 7495.4中提出的将陶瓷浆料置于流延成型装置的料斗中，而将导致固化的引发剂喷洒于流延带上；当浆料流到流延带上时固化迅即发生；若浆料不接触引发剂便不会固化。这是快速可控固化思想的雏形。在申请号为01132070.2的专利中提出一种在线混合实施胶态成型的方法，是将混合后可以发生固化的陶瓷浆料或添加剂分别存放于两个或两个以上的容器中，通过泵加压注入封闭的在线混合器，各原料通过混合器时在搅拌的作用下混合，然后从喷口喷出固化成型。这种方法实现了固化过程的可控性，但是由于采用搅拌的方式混合，必然导致浆料中混入气体，从而使浆料中产生气泡，影响陶瓷制品的质量；另外，这种方法很难保证固化的均匀性；同时该方法固化时间较长，为10分钟到1小时，效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出在真空条件下利用各组分悬浮体的不同特性快速反应并固化成型的一种陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法及装置。所述陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法分以下三个步骤步骤一将陶瓷浆料分组分分别储存于不同的储料罐中，各组分单独存在时可长期保存而不发生固化，浆料粘度＜1Pa·s，浆料温度可以控制在0～80℃之间，在真空状态下搅拌，并且浆料处于自循环状态，以保证除去浆料中的气泡且不发生沉淀。步骤二混合浆料时，通过计量隔膜泵计量所需浆料的数量，各组分陶瓷浆料在0.5～10秒的短时间内通过高压1～8Mpa对射快速注入静态混合器中均匀混合，由于高压对射和静态混合器内为真空状态，在混合的过程中不会导致浆料中气泡的产生。步骤三从静态混合器喷出的浆料在压力的作用下，注入已抽真空的模具中，利用各组分浆料的不同特性快速反应并固化成型，获得陶瓷制品。按所述三个步骤实现快速反应并固化成型的几种途径为(1)将陶瓷浆料分为陶瓷颗粒带正电的A组分和陶瓷颗粒带负电的B组分，将A、B两组分快速混合而固化成型。(2)A组分含有与本组分带电相同的高价离子；B组分与A组分带有相反的电荷，同样也含有与B组分相同的高价同离子。当A、B两组分快速混合时，由于二者带有相反的电荷以及高价离子的相互作用，而导致浆料快速固化成型。(3)用性质完全相反的分散剂分散同样的悬浮体，当它们快速混合时，由于分散剂的相互作用，使悬浮体的粘度迅速增加而固化成型。(4)在已有的直接凝固注模成型技术中，将生物酶和陶瓷浆料置于一个独立的料罐中和陶瓷浆料置于另外一个料罐中，当这两个料罐快速混合时，生物酶与陶瓷浆料发生化学反应，浆料快速固化成型。(5)在已有的凝胶注模成型技术中，将催化剂、有机单体溶液和陶瓷浆料置于一个独立的料罐中；将引发剂和不含有单体的陶瓷浆料置于另外一个料罐中。当这两个料罐快速混合时，引发单体聚合，浆料快速固化成型。所述性质完全相反的分散剂包括柠檬酸氨和四甲基氢氧化铵、柠檬酸氨和聚甲基丙烯酸氨和氯化钙电解质和硫酸铵电解质。所述生物酶包括尿酶、巨豆尿酶、尿素酶。所述催化剂包括四甲基乙二胺。所述引发剂包括过硫酸铵、双氧水。所述有机单体为丙烯酰胺单体和亚甲基双丙烯酰胺。所述实现陶瓷浆料快速可控固化胶态成型装置由两路真空储料及混合系统分别储存不同组分陶瓷浆料，通过各自的隔膜式计量单元与高压对射混合装置连接，再与静态混合器、模具联通；包括下面各部分组成储料罐1，储料罐2，内循环阀3，内循环阀4，外循环阀5，外循环阀6，混合阀7，混合阀8，静态混合器9，模具10，真空阀门11，真空阀门12，隔膜式计量单元13，隔膜式计量单元14，支架15，搅拌电机16，搅拌电机17，高压对射混合装置18，自动水清洗系统19。本专利技术的有益效果是在真空条件下利用各组分悬浮体的不同特性快速反应并固化成型，悬浮体内部不存在温度梯度，固化均匀，坯体内部无内应力，克服了在后续的干燥及烧结过程中易形成缺陷的不足，可获得高质量的陶瓷制品。浆料固化时间短，一般在1～60秒之间，本专利技术具有高度的自动化水平，适合规模化生产。附图说明图1为陶瓷浆料快速可控固化胶态成型装置结构示意图。具体实施例方式本专利技术是在真空条件下利用各组分悬浮体的不同特性快速反应并固化成型的一种陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法及装置。该陶瓷浆料快速可控固化胶态成型方法分以下三个步骤步骤一将陶瓷浆料分组分分别储存于不同的储料罐中，各组分单独存在时可长期保存而不发生固化，浆料粘度＜1Pa·s，浆料温度可以控制在0～80℃之间，在真空状态下搅拌，并且浆料处于自循环状态，以保证除去浆料中的气泡且不发生沉淀。步骤二混合浆料时，通过计量隔膜泵计量所需浆料的数量，在压力(1～8MPa)的作用下将各组分快速注入静态混合器中，陶瓷浆料在很短的时间内(0.5～10秒)通过高压(1～8Mpa)对射混合，然后再通过静态混合器保证多组份料均匀混合。由于高压对射和静态混合器内为真空状态，在混合的过程中不会导致浆料中气泡的产生。步骤三从静态混合器喷出的浆料在压力的作用下，注入已抽真空的模具中，利用各组分浆料的不同特性快速反应并固化成型，获得陶瓷制品。按所述三个步骤实现快速反应并固化成型的几种途径为(1)将陶瓷浆料分为陶瓷颗粒带正电的A组分和陶瓷颗粒带负电的B组分，将A、B两组分快速混合而固化成型。(2)A组分含有与本组分带电相同的高价离子；B组分与A组分带有相反的电荷，同样也含有与B组分相同的高价同离子。当A、B两组分快速混合时，由于二者带有相反的电荷以及高价离子的相互作用，而导致浆料快速固化成型。(3)用性质完全相反的分散剂分散同样的悬浮体，当它们快速混合时，由于分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金龙，黄勇，马天，席小庆，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：