一种制备管状陶瓷坯体的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备管状陶瓷坯体的方法，属于陶瓷材料制备领域，包括：S1制备桨料；S2将步骤S1中所述桨料置入试管状的成型模具中，接着对容置有浆料的成型模具进行离心处理,以脱除所述浆料中气泡且使该浆料汇集到成型模具的底部；S3封闭经过步骤S2的所述成型模具顶部的开口，接着将其倒置，以使该成型模具底部的浆料在重力作用下沿该成型模具的内壁流动并均匀粘附在所述内壁上，从而获得与成型模具形状相同的湿坯体；S4干燥所述湿坯体后进行脱模，获得管状陶瓷坯体。本发明专利技术方法简单、易操作、适用性强、材料利用率高、成本低廉、成型的坯体表面光滑且内部没有大气孔和穿孔，并且坯体材质细腻。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于陶瓷材料制备领域，包括：S1制备桨料；S2将步骤S1中所述桨料置入试管状的成型模具中，接着对容置有浆料的成型模具进行离心处理,以脱除所述浆料中气泡且使该浆料汇集到成型模具的底部；S3封闭经过步骤S2的所述成型模具顶部的开口，接着将其倒置，以使该成型模具底部的浆料在重力作用下沿该成型模具的内壁流动并均匀粘附在所述内壁上，从而获得与成型模具形状相同的湿坯体；S4干燥所述湿坯体后进行脱模，获得管状陶瓷坯体。本专利技术方法简单、易操作、适用性强、材料利用率高、成本低廉、成型的坯体表面光滑且内部没有大气孔和穿孔，并且坯体材质细腻。【专利说明】
本专利技术属于陶瓷材料制备领域，更具体地，涉及一种制备壁厚为微米级的管状陶瓷坯体的方法。
技术介绍
陶瓷是一种古老的材料，伴随着人类文明的进步，陶瓷所包含的领域也逐渐扩大。从传统的二氧化硅为主要组成部分的粘土材料到现在的各种特殊功能的复杂氧化物，陶瓷材料历久弥新。陶瓷也是现代社会使用量最大的材料之一，同时也是建筑业最广泛使用的材料。从最开始的粗放式使用，到现在的特种精密的应用，陶瓷展现了极强的适应性。由于陶瓷材料的具有特殊物理化学性质，它在军工业，民用制造业，新能源行业展现出了良好的性能，并实现了广泛的应用。 陶瓷制品形状各异，成型方法也是千奇百怪。长筒形状的管状陶瓷是一种外形为圆柱样，两端为通孔或者一端通孔一端闭孔的陶瓷制品。在实际生产生活中有着广泛的应用，如热电偶，传感器，陶瓷制结构体，陶瓷制作的高温夹具，高温支撑件，管式固体氧化物燃料电池等等。 制备品质优良的管式陶瓷坯体的成型方法应该具备以下几点: (I)成型使用的浆料成分稳定且易于控制，容易除泡； (2)可以精确控制坯体的厚度并且保证壁厚的均匀性； (3)湿坯体干燥时，放置条件不苛刻，无需特殊气氛，温度，湿度等，最好是大气环境; (4)湿坯体干燥时，表面不会形成可见裂纹和微裂纹； (5)坯体干燥完成后，内部和表面没有大气孔、穿孔等致命缺陷； (6)坯体的表面状况良好，光滑洁净，没有局部的凹凸或者缺损。 对于陶瓷制品来说，坯体的制备是最为关键的一步。制备管状陶瓷坯体最为广泛使用的是挤压成型法。挤压成型使用固含量较高的浆料，通过螺杆不断地将坯料挤入模具，坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出并同时使横截面积减小长度增加而获得连续的坯体。挤压成型具有配料简单，成型速度快，易规模化，效率高，适用性广的特点。但是，挤压成型方法存在较多缺点:(I)挤压成型所用浆料固含量较高，流动性和塑变性较差，除泡困难，除泡效果差，即使长时间除泡之后，依然有大量气孔存在；(2)除泡之后的坯料要经过切条等过程，直接和大气环境接触，因而空气会重新进入多孔的湿坯体，坯料中依然含有大量的空气，烧结之后内部有大量气孔，这些气孔对于使得该管状陶瓷无法满足苛刻的使用情况；(3)由于坯料的均匀性差和孔隙较多，成型的坯体表面一般比较粗糙，光滑感差；(4)成型坯体表面容易形成毫米级别的较大孔隙，同时较大的闭孔也广泛存在，煅烧之后废品率较高；(5)当需要制作直径较大的管状坯体时，管坯的厚度也必须随着加厚，否则挤出的坯体由于内部结合力差且缺陷较多，仅仅在放置过程中就容易坍塌、崩坏或者开裂。总之，传统的挤压成型制作管状陶瓷坯体方法面临着坯料固含量较高，质地粗糙，容易形成裂纹，存在气孔和穿孔等难题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了，其目的在于制备一定粘度的浆料，利用离心处理去除浆料中气泡，再利用重力与浆料自身粘度的平衡关系制备微小尺寸的管状陶瓷坯体，该方法制备的管状陶瓷坯体质地细腻，不易形成气孔和裂纹，由此解决现有的挤压成型制作管状陶瓷坯体存在质地粗糙，容易形成裂纹，存在气孔和穿孔的技术问题。 为实现上述目的，本专利技术提供了，其特征在于，包括以下步骤: S1:制备桨料； S2:将步骤SI中所述桨料置入试管状的成型模具中，接着对容置有浆料的成型模具进行离心处理，以脱除所述浆料中气泡且使该浆料汇集到成型模具的底部； S3:封闭经过步骤S2的所述成型模具顶部开口，接着将其倒置，以使该成型模具底部的浆料在重力作用下沿该成型模具的壁流动并均匀粘附在所述壁上，从而获得与成型模具形状相同的湿坯体； S4:干燥所述湿坯体后进行脱模，获得管状陶瓷坯体。 进一步的，步骤S4中干燥包括自然干燥，所述自然干燥具体为将容置有湿坯体的成型模具固定于圆盘盘面上，并该圆盘垂直正立且匀速转动，以使容置有湿坯体的成型模具随该圆盘转动时交替倒置和正置，从而防止浆料在重力作用下持续向一个方向流动而导致壁厚不均匀。具体的，湿坯体在成型模具内腔湿成型后，使用垂直正立且匀速转动的圆盘带动成型模具在垂直面上匀速转动，使湿坯体中还没有完全凝固的浆料交替倒置而发生交替往复的流动，避免浆料的流动性破坏湿坯体厚度的均匀性。 进一步的，步骤S4中，在自然干燥后还对所述湿坯体进行鼓风干燥，用于加速湿坯体的干燥并促进其收缩。促进湿坯体收缩有助于后期的顺利脱模。 进一步的，步骤SI中，制备粘度为16000?20000mPas的浆料。该粘度范围的浆料具有一定的塑变性，可以在较短时间内在试管状的成型模具壁上流动并粘度在该壁上，该粘度的浆料能在自身粘度和重力间达到平衡，不会流动过于缓慢或者不流动，也不会流动过快，粘附不到成型模具壁上，从而能得到一定壁厚的湿坯体。 进一步的，步骤S2中，采用注射器向试管状的成型模具中注入浆料，且注入桨料的体积为待制备的管状陶瓷坯体体积的2?5倍。考虑到气泡在浆料中所占体积以及浆料在重力作用下流动的复杂性，注入桨料的体积为待制备的管状陶瓷坯体体积的2?5倍时，可以确保每一块区域都有足量的浆料来形成坯体。而多余的浆料聚集在成型模具开口端，将多余浆料回收可以直接二次利用。 进一步的，作为优选，步骤S2中，采用注射器向试管状的成型模具中注入浆料，且注入桨料的体积为待制备的管状陶瓷坯体体积的2?3倍。 进一步的，步骤S3中，所述试管状的成型模具置入模具架中，该模具架具有多个试管状的孔洞，用于同时容置多个成型模具，以用于同时成型多个湿坯体。 进一步的，步骤S4中，轻微振动成型模具以使因干燥而发生收缩的湿坯体脱离成型模具，实现脱模。实际情况中，湿坯体慢慢收缩，当收缩达到一定程度，坯体与模具内腔还可能自动脱离，从转盘上取下成型模具，倒置模具，经过干燥的湿坯体也可能自动滑出。 本专利技术中制备方法类似铸造过程，这种方法里，有浆料填充模具的过程，类似铸造成型中液态金属的填充，不同的是这里多余的浆料是排出的，而铸造则没有这个过程。本专利技术中制备方法也类似在重力作用下的沿着模具内壁的流延成型过程，厚度控制则利用浆料重力与粘度之间的平衡来控制。 本专利技术中，重力与浆料粘度之间的平衡是一种准稳态平衡，二者综合作用下会形成一定厚度的浆料粘附在模具内壁上，通过调整倒置时间可得到所需厚度的坯体。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果: 1、对浆料进行离心处理以去除气泡，相比传统的抽真空搅拌除泡方法，能更加彻底的除去浆料气泡，从而保证了湿坯体不易形成气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备管状陶瓷坯体的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备桨料；S2：将步骤S1中所述桨料置入试管状的成型模具中，接着对容置有浆料的成型模具进行离心处理，以脱除所述浆料中气泡且使该浆料汇集到成型模具的底部；S3：封闭经过步骤S2的所述成型模具顶部开口，接着将其倒置，以使该成型模具底部的浆料在重力作用下沿该成型模具的内壁流动并均匀粘附在所述内壁上，从而获得与成型模具形状相同的湿坯体；S4：干燥所述湿坯体后进行脱模，获得管状陶瓷坯体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲健，段男奇，熊春艳，曹勇，王欣，池波，李箭，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42