一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法及陶瓷成型方法技术

本发明专利技术公开一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法及陶瓷成型方法，涉及无机非金属陶瓷悬浮体固化技术领域。本发明专利技术一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。本发明专利技术方法克服了现有技术中没有高效、简便的用于固化高固相含量、低粘度陶瓷悬浮体的方法的报道的缺陷，与传统直接凝固注模成型相比，该方法无需添加固化剂，操作步骤简便，固化时间短，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机非金属陶瓷悬浮体固化
，特别涉及一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法。
技术介绍
传统陶瓷制备工艺中，将陶瓷坯料制成具有一定形状和规格的坯体的工作过程被称为陶瓷器成型。而传统陶瓷胶态成型工艺过程因具有易开裂、致密度低、坯体强度低、收缩大、存在密度梯度等缺陷，并不适用于先进陶瓷的制备。直接凝固注模成型是新型陶瓷胶态成型方法，是目前研究和使用较多的陶瓷成型方法。直接凝固注模成型工艺具有有机添加剂少、坯体密度均匀、无需排胶等优点，可成型形状复杂、高可靠性的陶瓷部件。然由于湿坯强度太低，不便于脱模及后期处理，而干坯容易产生裂纹且固化时间长，操作步骤复杂，普适性不强致使未能够得到广泛应用。在陶瓷胶态成型方法中，高固相含量、低粘度陶瓷悬浮体的制备是获得高致密度、高均一性坯体的前提；也是降低烧结温度，减少陶瓷内应力，进而提高陶瓷可靠性的行之有效的方法。而分散剂的使用是制备高固相含量、低粘度陶瓷悬浮体的决定性因素。现有技术中并没有将分散剂利用于固化高固相含量、低粘度陶瓷悬浮体的报道。
技术实现思路
为了克服现有技术中没有高效、简便的用于固化高固相含量、低粘度陶瓷悬浮体的方法的报道的缺陷，本专利技术提供一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法及陶瓷成型方法。为此，本专利技术提供如下技术方案：一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。所述分散剂为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、多聚磷酸铵、多聚磷酸钠中的一种或一种以上。一种陶瓷成型方法，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。所述分散剂为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、多聚磷酸铵、多聚磷酸钠中的一种或一种以上。所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、氧化钇、钛酸铋钠、钛酸钡中的一种或一种以上。使用分散剂制备陶瓷悬浮体时，还需使用去离子水。将陶瓷粉体、去离子水与分散剂混合并球磨均匀，制备固相体积含量为50～55％的陶瓷悬浮体，其中分散剂占陶瓷粉体质量的0.2％～0.8％。所述的陶瓷成型方法具体步骤如下：(1)将所述陶瓷悬浮体在真空条件下搅拌除去气泡，再注入无孔模具中，在水浴加热下处理后脱模获得陶瓷湿坯，在80～100℃的条件下干燥24小时得到干坯；(2)将所述干坯置于烧结炉中以每分钟5℃的升温速率升温至1150～1600℃保温2～3小时，得到陶瓷烧结体。所述球磨时间为24～48小时；所述真空搅拌时间为10～30分钟。所述无孔模具材料为金属、塑料、玻璃中的任何一种；所述水浴加热温度为60～80℃，时间为15～60分钟。本专利技术技术方案跟现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术提供的分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型，与传统直接凝固注模成型相比，无需添加固化剂，操作步骤简便，固化时间短，易于工业化生产。2、本专利技术提供的陶瓷成型方法可广泛应用于不同陶瓷体系。3、本专利技术提供的陶瓷成型方法坯体结构均匀，湿坯抗压强度为3.5～5MPa，陶瓷微观结构致密，并具有较高的机械性能。4、本专利技术提供的陶瓷成型方法通过控制对悬浮体水浴加热温度和时间，使分散剂水解、脱附、失效，从而实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。5、本专利技术提供的陶瓷成型方法即分散剂水解失效直接凝固注模成型。6、本专利技术提供的陶瓷成型方法中所使用的聚磷酸盐分散剂是一种电解质，可以在氧化物陶瓷颗粒表面产生静电吸附，提高颗粒表面电荷，实现陶瓷悬浮体的静电稳定；常温下，聚磷酸盐作为分散剂，化学状态稳定，对氧化物陶瓷粉体具有良好的分散作用，可用于制备高固相含量、低粘度的氧化物陶瓷悬浮体；其次，聚磷酸盐在热水中易发生水解反应，聚磷酸盐分散的氧化物陶瓷悬浮体经除气后注模，水浴加热至一定温度，聚磷酸盐在高温下发生水解反应，导致分散剂失效；最后，由于陶瓷悬浮体失去分散剂的分散作用，悬浮体的zeta电位降低，颗粒失稳，悬浮体发生原位凝固。7、本专利技术提供的陶瓷成型方法通过分散剂的可控水解过程使陶瓷悬浮体发生原位固化，有效地解决了传统直接凝固注模成型中坯体强度低、固化时间长、容易产生裂纹等问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为通过分散剂水解失效固化的氧化铝陶瓷坯体及烧结样品照片；图2为氧化铝陶瓷坯体的微观结构图；图3为氧化铝陶瓷烧结样品的微观结构图；图4为通过分散剂水解失效固化的氧化钇复合氧化锆陶瓷坯体及烧结样品照片；图5为氧化钇复合氧化锆陶瓷坯体的微观结构图；图6为氧化钇复合氧化锆陶瓷烧结样品的微观结构图；具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明。实施例1.以多聚磷酸铵为分散剂制备和固化氧化铝陶瓷悬浮体。将200克氧化铝粉体、0.6克多聚磷酸铵和50克水混合，球磨24小时后制备得到固相体积分数为50％的陶瓷悬浮体。真空搅拌10分钟除去气泡，注入无孔玻璃模具中，在60℃下水浴处理60分钟后脱模，在80℃下干燥24小时，在1550℃下烧结2小时获得陶瓷烧结体。实施例2.以三聚磷酸钠为分散剂制备和固化氧化锆陶瓷悬浮体。将310克氧化锆粉体、0.62克三聚磷酸钠和47克水混合，球磨36小时后制备得到固相体积分数为53％的陶瓷悬浮体。真空搅拌20分钟除去气泡，注入无孔金属模具中，在60℃下水浴处理30分钟后脱模，在80℃下干燥24小时，在1500℃下烧结获得陶瓷烧结体。实施例3.以三偏磷酸钠为分散剂制备和固化氧化钇陶瓷悬浮体。将275克氧化钇粉体、2.2克三偏磷酸钠和45克水混合，球磨48小时后制备得到固相体积分数为55％的陶瓷悬浮体。真空搅拌30分钟除去气泡，注入无孔塑料模具中，在80℃下水浴处理15分钟后脱模，在80℃下干燥24小时，在1600℃及氢气氛下烧结获得陶瓷烧结体。实施例4.以多聚磷酸钠为分散剂制备和固化钛酸铋钠陶瓷悬浮体。将312克钛酸铋钠粉体、1.56克多聚磷酸钠和48克水混合，球磨36小时后制备得到固相体积分数为52％的陶瓷悬浮体。真空搅拌20分钟除去气泡，注入玻璃模具中，在70℃下水浴处理20分钟后脱模，在80℃下干燥24小时，在1150℃下烧结获得陶瓷烧结体。实施例5.以三聚磷酸钾为分散剂制备固化钛酸钡陶瓷悬浮体。将300克钛酸钡粉体、1.5克三聚磷酸钾和50克水混合，球磨36小时后制备得固相体积分数为50％的陶瓷悬浮体。真空搅拌15分钟除去气泡，注入塑料模具中，在60℃下水浴处理40分钟后脱模，在80℃下干燥24小时，在1300℃下烧结获得陶瓷烧结体。实施例6.以三聚磷酸钠和三偏磷酸钠混合分散剂制备和固化氧化钇复合氧化锆陶瓷悬浮体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，其特征在于，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。

【技术特征摘要】
1.一种分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体的方法，其特征在于，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、多聚磷酸铵、多聚磷酸钠中的一种或一种以上。3.一种陶瓷成型方法，其特征在于，使分散剂水解失效固化陶瓷悬浮体，以实现陶瓷悬浮体的直接凝固注模成型。4.根据权利要求3所述的陶瓷成型方法，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、多聚磷酸铵、多聚磷酸钠中的一种或一种以上。5.根据权利要求4所述的陶瓷成型方法，其特征在于，所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、氧化钇、钛酸铋钠、钛酸钡中的一种或一种以上。6.根据权利要求5所述的陶瓷成型方法，其特征在于，使用分散剂制备陶瓷悬浮体时，还需使用去离子水。7.根据权利要求6所述的陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金龙，干科，许杰，盖艳娇，张笑妍，霍文龙，鲁豫钜，王亚利，刘文婷，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11