网印的成形制品制造技术

可如下获得成型的陶瓷制品：由尺寸稳定的陶瓷前体物质的分散体网印出的成型物在一个表面上，干燥如此得到的网印成型物，再将其煅烧产生成型陶瓷制品。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的背景本专利技术涉及成形陶瓷制品(如具有高度柔性和生产率的磨粒)的形成方法，具体涉及由α氧化铝前体的分散体制得的成形制品。与将大块磨料粉碎再经分级制得的具有无规形状的磨粒相比，在美国专利5,009,676中披露的晶种溶胶凝胶法制得的丝状氧化铝磨粒业已显示出显著的优点。这种成形磨粒的形成方法披露在美国专利(USPP)5,090,968和5,201,916中。由溶胶凝胶法氧化铝制得的其它类型的成形制品，如盘、刚纸(fibers)和薄片也已有披露。但是，这类方法大都不很适用于制造很小的成形颗粒。现在已提出了一种新的很灵活的成形氧化铝制品的生产方法，它能由前体材料的分散体快速高效地制造成形氧化铝制品。本专利技术方法很容易自动化，所以特别适用于制造很细的颗粒。尽管就制得的成形物的类型而言，本专利技术相当灵活，但是它特别适用于制造成形的颗粒。专利技术的概述本专利技术方法是用网印方法制造成形的陶瓷制品，它是穿过一印网向一接受表面施加尺寸稳定的前体物质分散体。一种较好的方法是将α氧化铝前体物质的分散体施加在支承于接受表面上的多孔印网的表面上，使之填满印网中的许多孔洞，从接受表面上移去印网，随后对留在接受表面上的网印成形物进行干燥、煅烧，形成烧结的α氧化铝成形制品。所使用的分散体必须是尺寸稳定的，这是指当移去印网后成形物在待下一步干燥和煅烧的一定时间内，用本专利技术网印方法由分散体形成的简单成形物须能良好地保持其形状。当不能方便地获得前体凝胶时，可使用添加剂获得这种稳定性。如果使用添加剂不能获得形状稳定性，则本专利技术中分散体的固体含量就是关键因素。当固体含量较低时，可能需要调整粘度以防止移去印网后成形物的形状发生变化，为此可加入粘度调节剂。当分散体是凝胶时，较好的方法是使用酸(如硝酸)产生胶溶作用。但是如果分散体具有太高的固体含量，则难以填满印网的所有孔洞。在较好的方法中使用的分散体通常是一种勃姆石凝胶，而且该勃姆石凝胶最好含有细分散的、能对氧化铝前体转化成α氧化铝具有成核作用的晶种颗粒。可以使用任何合适的材料(如不锈钢，塑料如PTFE、EVA、聚酯或尼龙，重级纸纸等)制造多孔的印网。网印是一种众所周知的方法，上述一般适用于制造印网的材料也适用于本专利技术的用途。印网的孔洞形状并不关键，可根据制品的性能进行选择。但是需知本方法提供了一种制造大量形状实际上相同的成形物的方法，或者如果需要，本方法还可制造含有各种预定形状不同的成形物的精确混合物的方法。本专利技术方法宜用于制造成形陶瓷磨粒。这种成形物可以是多角形的或球形的，但最适用的是规则矩形的成形物，其长径比(即长度与最大横截面尺寸之比)约为2∶1-50∶1，最好为约5∶1-25∶1。显然尺寸变化受到印网厚度的限制。如果厚度太大，移去印网时分散体不易从孔洞中脱模。因此如果不使用脱模剂(如硅氧烷类、氟碳类或烃衍生物)对印网进行处理，则网印的最大厚度一般限于约10mm，更经常为3mm或更小。但是，如果要求的是扁平的成形物，则网印的这种厚度限制不是很明显。专利技术的详细描述本专利技术方法中使用的分散体可以是任何陶瓷前体物质的分散体，这里指的是一种细分散的物质，使用本专利技术方法以后，该物质成为成形陶瓷制品。前体可以是化学前体，例如，勃姆石是α氧化铝的化学前体；可以是一种形态前体，例如γ氧化铝是α氧化铝的形态前体；也可以是物理前体，其意义是该前体本身已是细粒α氧化铝，用它可以形成一种成形物，烧结后仍保留其形状。当分散体中含的是物理或形态前体(按本文中使用的意义)时，该前体形态是细粉碎的粉末颗粒，当其烧结在一起时形成陶瓷制品，如在常规粘结磨具和涂覆磨具品中使用的磨粒。这种前体材料一般为平均粒径小于约20微米、宜小于约10微米、最好小于约1微米的粉末颗粒。物理或形态前体分散体中的固体含量宜约为40-65％，尽管高达约80％固体含量的分散体也可使用。有机化合物常作为悬浮剂或作为临时粘合剂与分散体中细粉碎的颗粒一起使用，其临时粘合作用是在这些颗粒充分干燥之前能保持制品的形状。这种有机化合物可以是常用于该目的的任何已知有机化合物，如聚乙二醇、山梨醇酯等。通过加热变成最终稳定陶瓷形态的化学前体的固体含量，需要考虑在干燥和煅烧成烧结颗粒的过程中从前体本身中释放的水分。在这种情况下固体含量一般略少一些，例如约75％或更低，最好约为30-50％。就勃姆石凝胶而言，最大的固体含量宜约为60％或甚至40％，也可使用固体含量少至20％的胶溶凝胶。与由加晶种的化学前体制得的制品相比，由物理前体制得的制品需要更高的煅烧温度，例如，在温度低于约1250℃，加晶种的勃姆石凝胶已能形成基本上完全致密的α氧化铝，而由α氧化铝凝胶制得的颗粒则需要高于约1400℃的煅烧温度才能完全致密。可使用本专利技术方法制成成形陶瓷物品的材料包括物理前体，如已知陶瓷材料(如α氧化铝、碳化硅、氧化铝/氧化锆和CBN)的细粉碎颗粒；还包括化学和/或形态前体，如氢氧化铝、勃姆石、γ氧化铝和其它过渡型氧化铝及铝矾土。在本专利技术的上述材料中，最有用的是基于氧化铝的材料及其物理或化学前体。本专利技术的具体描述是就氧化铝而言的，但是，应该理解本专利技术不受此限制，能采用许多不同的前体材料。在某些制造氧化铝基制品的情况下需要的其它组分，包括成核剂，如细粉碎的α氧化铝、氧化铁、氧化铬以及能在前体形态转化成α氧化铝形态的过程中起成核作用的其它材料；氧化镁；氧化钛；氧化锆；氧化钇和稀土金属氧化物。这些添加剂常起晶体生长限制剂或边界相改善剂的作用。这些添加剂在前体中的量通常约小于10％，更宜小于5％(按固体重量计)。还可将细粉碎α氧化铝本身与有机化合物(该有机化合物使α氧化铝保持悬浮状态并在颗粒被煅烧至基本上完全致密的过程中起临时粘合剂的作用)一起使用来代替α氧化铝的化学或形态前体。在这种情况下，在悬浮体中常可加入煅烧后形成独立相的物质，或在干燥和煅烧过程中或煅烧后有助于成形颗粒保持结构完整性的物质。这种物质也可作为杂质存在。如果例如前体是细粉碎的铝矾土，则会存在有少量玻璃体物质，这种物质在粉末颗粒烧结在一起形成成形制品后它会形成第二相。用于网印操作的多孔印网可以很容易地适用于不连续操作方式和连续操作方式。当印网的厚度位于其厚度范围的上限(约10mm)时，它的柔性不够，故无法用于采用带状印网的连续操作工艺中。而就许多其它应用而言，最好是用连续操作工艺。在这种自动化的操作方式中，多孔印网通常制成从动带的形式，这意味着网印带上的主要应力是纵向的，即它会有某种程度的拉长。如果在网印带上的孔在其移动方向上成直线排列，则这种拉长不会导致颗粒横截面的明显变形。因此，用于本专利技术方法的网印带最好具有这个特征。这种形状的其它好处在于它使更多的制带材料在长度方向进行取向，从而使网印带在该方向上的强度达到最佳。在进行网印时，多孔的网印带通过施加区时与一柔性的带子相接触。因此这个柔性带子最好由抗水分侵蚀的材料制成，使之不受凝胶中水和酸的影响。由于该柔性带子也是被驱动的，所以它最好是较难伸长的。它同时最好是表面上基本光滑的，以免凝胶渗入造成分离困难。许多氧化铝凝胶具有酸性的pH值(特别是用酸进行胶溶的)，因此带子应具有足够的抗腐蚀性。符合这些标准的较好材料是不锈钢，但某些情况下可使用其它材料，如镀铬的镍、聚四氟乙烯、含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
用网印法制造成形陶瓷制品的方法，它包括穿过有许多孔的印网，向一接受表面施加尺寸稳定的陶瓷前体物质的分散体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：ER小托尔，MD卡瓦诺，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]