一种改进的陶瓷成型方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的陶瓷成型方法，该方法包括球磨、浇铸、脱模和排胶和烧结过程，主要是通过在球磨浆料中添加一种可通过不同温度刺激发生亲-疏水互变的聚合物制得一种具有温控特殊性质的悬浮液浆料，同时采用低熔点金属合金、高分子材料等制成的低熔点模具来浇铸，通过调节温度来控制浆料成型，再将低熔点模具直接熔化流失，得到结构完整的坯体，再采用常规方法排胶和烧结，得到陶瓷体；该方法简便、高效，真正实现了无需脱模直接凝固注模成型，克服了传统的直接凝固注模成型时，存在坯体脱模时容易损坏的难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法包括球磨、浇铸、脱模和排胶和烧结过程，主要是通过在球磨浆料中添加一种可通过不同温度刺激发生亲-疏水互变的聚合物制得一种具有温控特殊性质的悬浮液浆料，同时采用低熔点金属合金、高分子材料等制成的低熔点模具来浇铸，通过调节温度来控制浆料成型，再将低熔点模具直接熔化流失，得到结构完整的坯体，再采用常规方法排胶和烧结，得到陶瓷体；该方法简便、高效，真正实现了无需脱模直接凝固注模成型，克服了传统的直接凝固注模成型时，存在坯体脱模时容易损坏的难题。【专利说明】
本专利技术涉及，属于陶瓷成型
。
技术介绍
1994年，瑞士苏黎世联邦高等工业学院的L. J.Gauckler等【T. J.Graule，F. H. Baader, L. J. Gauckler. Shaping of ceramic green compacts direct from suspension by enzyme catalyzed reactions. Ceram Forum International，1994,71 (6):317-32 3.】专利技术了一种新型的近净尺寸成型技术--直接凝固注模成型技术。该技术首次将胶态 化学、生物酶技术融入到陶瓷成型技术中，成功地制备出了各种复杂形状的高致密陶瓷器 件。与其他成型技术相比较，它有以下优点：1)是一种近净尺寸的原位凝固，因此在整个成 型和烧结过程中尺寸和形状变化都很小。2)不添加或者添加极少量的有机物，因此不需要 高温脱脂。3)悬浮液制备要求低粘度（< IPa. s)、高固相含量（一般> 55V〇l% )，悬浮液 良好的流动性便于注模，可生产各种高密度、均匀性好、形状复杂的陶瓷坯体。4)凝固的陶 瓷湿坯体有足够强度脱模，可避免脱模及后续干燥引起的开裂变形。5)坯体气孔分布均匀， 为较窄的单峰分布，各部位密度具有很好的均匀性。6)凝固速度可通过酶作用物和酶的浓 度、离子浓度和温度等条件来调节，成型过程便于控制。7)采用非吸水性的无孔模具，加工 成本低。 直接凝固注模成型技术的基本原理是使悬浮液由稳定态变为不稳定状态从而发 生凝固。根据胶体化学理论，悬浮液中亚微米级的陶瓷颗粒之间主要存在范德华吸引力 和双电层产生的静电斥力。范德华吸引力有使粉末颗粒团聚或者固化的倾向，而静电斥 力则使粒子有分散的倾向。所以，改变粉体的范德华引力或者静电排斥力均可使悬浮液 发生凝固。因此，直接凝固注模成型技术通过如下几种方式实现：1)改变悬浮液的pH值 使之移至等电点IEP处，即从高表面势能pH区域变到等电位势能区域。Iwan Schenker 等【I. Schenker, F. T. ilser, T. Aste, L. J. Gauckler. Microstructures and mechanical properties of dense particle gels:Microstructural characterisation. Journal of the European Ceramic Society, 2008, 28:1443 - 1449】的研究表明酶催化反应以及 自催化反应都可以改变悬浮液的pH值，反应生成的离子都可以增加离子浓度，因此可以 用于直接凝固注模成型中的延时反应。2)通过增加悬浮液中的离子浓度来压缩固液接 触面的双电层。向悬浮液中添加一些特定的无机盐水解产生的高价态离子通过改变其 在悬浮液中的溶解度可实现悬浮液的液-固转变。Wen等【11 611，1(乂&^.乂11，!1.1^，工 Yu, and J. Yang. Influence of High Valence Counter-Ions on the Rheology of Alumina Suspension. Journal of the American Ceramic Society, 2011，39(11):1768 - 1772】 研究了高价态离子（Ca2+和Mg2+等）对A120 3陶瓷悬浮液的流变性能的影响，并通过高价 态离子的加入诱导悬浮液直接凝固，进而进行直接凝固注模成型技术。3)添加特定的带 电离子使之吸附在悬浮液颗粒表面，改变粉末的IEP为实际悬浮液的pH值。在悬浮液中 加入有机物，通过有机物水解增加其离子浓度或者改变pH值也可实现悬浮液的直接凝 固注模成型 ° Cecile Pagnoux 等【Cecile Pagnoux, Marion Mougenot, Pascual Garcia Perez,Thierry Chartier, Jean-Francois Baumard. Coagulation of mixed organic systems and alumina particles for paste production. Journal of the European Ceramic Society, 2006, 26:3091 - 3098】先将浓度 0· 32mg. πΓ2 的 Versaflex One (VO, -种 含有多个连续的离子和非离子集团的专有化合物）溶液与A1203粉末混合，之后再加入浓 度O.OOSmg.nT 2的壳聚糖（CT)溶液就形成了凝固前的稳定悬浮液，然后再用二乙酸羟基铝 (A1 (CH3C00) 20H)作为凝固剂促使悬浮液凝固。
技术实现思路
针对传统的直接凝固注模成型时，存在坯体脱模时容易损坏的难题；本专利技术的目 的是在于提供一种简便、高效的，无需脱模，改进的陶瓷成型方法。 本专利技术提供了，该方法包括以下步骤： 步骤（1):球磨 将陶瓷粉体、亲-疏水互变聚合物、分散剂和溶剂通过球磨分散制成悬浮液；其 中，亲-疏水互变聚合物的加入量为陶瓷粉体质量的〇. 001%?50% ; 所述的亲-疏水互变聚合物为聚异丙基丙烯酰胺、聚氧化乙烯单甲醚、聚丙烯 酸-聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚丙烯酸-聚氧化乙烯单甲醚接枝或嵌段共聚 物、聚甲基丙烯酸-聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚马来酸-聚氧化乙烯单甲醚接 枝或嵌段共聚物中的一种或几种； 步骤（2):浇铸 将步骤⑴所得悬浮液进行脱泡后，在不大于40°C的温度下浇铸到低熔点模具 中；再对浇铸了悬浮液的低熔点模具进行加热使悬浮液凝胶成型；其中，加热的温度大于 40°C，且小于低熔点模具的熔点和溶剂的沸点；所述的低熔点模具由以下材料制成：石蜡、 锌合金、锡合金、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或自由树脂； 步骤（3):脱模 待步骤（2)中的悬浮液凝胶成型后，升高温度到低熔点模具熔点以上或者到达到 燃点，使低熔点模具通过熔化流失和/或燃烧干净，得到粗坯体； 步骤⑷：排胶和烧结 将步骤（3)所得粗坯体进行升温排胶，再进一步烧结，即得陶瓷。 本专利技术的改进陶瓷成型方法还包括以下优选方案： 优选的方案中亲-疏水互变聚合物分子量为102?105。所述的亲-疏水互变聚 合物可以直接购买，或者是根据现有的常规方法选择所需的单体聚合得到。 优选的方案中所述的球磨是在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的陶瓷成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：球磨将陶瓷粉体、亲‑疏水互变聚合物、分散剂和溶剂通过球磨分散制成悬浮液；其中，亲‑疏水互变聚合物的加入量为陶瓷粉体质量的0.001％～50％；所述的亲‑疏水互变聚合物为聚异丙基丙烯酰胺、聚氧化乙烯单甲醚、聚丙烯酸‑聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚丙烯酸‑聚氧化乙烯单甲醚接枝或嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸‑聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚马来酸‑聚氧化乙烯单甲醚接枝或嵌段共聚物中的一种或几种；步骤(2)：浇铸将步骤(1)所得悬浮液进行脱泡后，在不大于40℃的温度下浇铸到低熔点模具中；再对浇铸了悬浮液的低熔点模具进行加热使悬浮液凝胶成型；其中，加热的温度大于40℃，且小于低熔点模具的熔点和溶剂的沸点；所述的低熔点模具由以下材料制成：石蜡、锌合金、锡合金、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或自由树脂；步骤(3)：脱模待步骤(2)中的悬浮液凝胶成型后，升高温度到低熔点模具熔点以上或者到达到燃点，使低熔点模具通过熔化流失和/或燃烧干净，得到粗坯体；步骤(4)：排胶和烧结将步骤(3)所得粗坯体进行升温排胶，再进一步烧结，即得陶瓷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王小锋，王日初，彭超群，冯艳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43