一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨；然后加入凝胶剂继续球磨，所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下进行干燥，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。通过上述方式，本发明专利技术工艺过程简单环保，可以较低成本的获得高性能的精密氧化铝陶瓷件。

Forming method of alumina ceramic parts with complex shape

The invention discloses a forming method of a complex shape alumina ceramic piece, which comprises the following steps: (100) milling alumina powder, dispersing agent, solvent, binder and grinding medium into a ball mill, milling on a planetary ball mill or a horizontal hobbing machine, and then adding gel agent to continue to ball milling, the gel is starch and Agarose; (200) vacuum defoaming after the ball milling, and then injected into the required shape of the stainless steel mold to seal the stainless steel mold and solidify in the constant temperature environment. (300) the solidified body is desicbed under the constant temperature and humidity environment, and the complex shape alumina ceramic parts are obtained. The raw material is then sintered. Through the above way, the process of the invention is simple and environment-friendly, and can obtain high performance precision alumina ceramics at lower cost.

【技术实现步骤摘要】
一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法
本专利技术涉及陶瓷材料的制备领域，特别是涉及一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法。
技术介绍
陶瓷材料一般具有脆性高、硬度大、难加工等特点，故加工成形状复杂的部件难度较大；另外，陶瓷坯体在烧结成制品过程中发生收缩，难以获得尺寸精密的陶瓷部件，提高了加工成本，这些不足在一定程度上限制了其在许多领域中的应用。因此，实现陶瓷材料近净成型对先进陶瓷的制备和发展很重要。氧化铝陶瓷是目前应用最广泛的一种氧化物陶瓷，它具有强度高、硬度大、耐磨性和耐蚀性好、绝缘性优和化学稳定性好等优点，因而常用作高性能结构陶瓷，特别适用于高性能精密陶瓷零部件领域。因此，为制备综合性能优异的氧化铝陶瓷并扩大氧化铝陶瓷的应用领域，实现氧化铝陶瓷的近净成型很有必要。注浆成型、热压铸成型是目前主流的复杂形状陶瓷湿法成型技术，受其原理限制，制备的陶瓷气孔率较高、内部缺陷相对较多、致密度较低，制品力学性能和性能稳定性相对较差。凝胶注模成型作为一种新型的陶瓷成型工艺受到陶瓷行业的广泛关注。其基本的工艺是先制备出含有溶剂、陶瓷粉料、有机单体、交联剂及分散剂的低粘度高固相体积分数的浆料，然后在催化剂和引发剂的作用下，使浆料中的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而使陶瓷浆料原位固化成型。此工艺过程和设备简单，凝胶固化时间快，成型效率高，对模具材料适应性广，生坯强度高、收缩小，生坯和陶瓷显微结构均匀、性能优异，易近净尺寸制造各种复杂形状的陶瓷部件，是一种实用性强、应用前景十分广阔的成型工艺。目前注凝成型中最常用的凝胶剂为丙烯酰胺、N’N-二甲基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酸酰胺等，适用陶瓷粉料广、制得的生坯性能优良，但这些凝胶体系具有一定的毒性，长期接触对身体不利，这严重限制了注凝成型在陶瓷工业生产中的推广应用。因此，无毒凝胶体系的开发对于注凝成型的发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，工艺过程简单环保，可以较低成本的获得高性能的精密氧化铝陶瓷件。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，所述磨介为氧化锆研磨球，所述球磨罐为聚四氟乙烯球磨罐或尼龙球磨罐，球料比为2~6，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨4~8小时，转速为180r/min~350r/min；然后加入凝胶剂继续球磨10~40分钟，转速为100r/min~180r/min，所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化，固化温度为55℃~90℃；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下进行干燥6~36小时，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。在本专利技术一个较佳实施例中，所述氧化铝粉体为工业级，其纯度≥95%，粉体的粒径≤10μm。在本专利技术一个较佳实施例中，所述分散剂为丙磺酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸铵，其加入量为氧化铝粉体质量的0.2%~1.2%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述溶剂为去离子水。在本专利技术一个较佳实施例中，所述粘结剂为聚乙二醇，其加入量为氧化铝粉体质量的0.1%~1.0%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述凝胶剂的加入量为氧化铝粉体质量的0.3%~3.5%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（100）球磨后得到的氧化铝浆料的固含量为60%~75%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（200）中真空脱泡的条件为-0.1~-0.05MPa，真空脱泡的时间为5~20分钟。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（300）具体为：将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下进行干燥6~36小时，然后再在通风条件下干燥4~15小时，干燥温度为50~100℃，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（300）中坯体在恒温恒湿环境下的干燥条件为湿度50%~100%，温度20℃~40℃。本专利技术的有益效果是：通过合理优化成型工艺，利用无毒的淀粉和琼脂糖作为复合凝胶剂体系，通过氧化铝浆料的球磨、浆料脱泡、注模及固化等工艺得到复杂形状的氧化铝陶瓷生坯，工艺过程简单环保，可以较低成本的获得高性能的精密氧化铝陶瓷件。具体实施方式下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例一：一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，所述磨介为氧化锆研磨球，所述球磨罐为聚四氟乙烯球磨罐或尼龙球磨罐，球料比为2，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨8小时，转速为180r/min；然后加入凝胶剂继续球磨40分钟，转速为100r/min；球磨后得到的氧化铝浆料的固含量为75%；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，真空脱泡的条件为-0.1~-0.05MPa，优选为-0.07MPa，真空脱泡的时间为20分钟；然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化，固化温度为55℃；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下干燥36小时，干燥条件为湿度100%，温度40℃；得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。所述氧化铝粉体为工业级，其纯度≥95%，粉体的粒径≤10μm。所述分散剂为丙磺酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸铵，其加入量为氧化铝粉体质量的0.2%。所述溶剂为去离子水。所述粘结剂为聚乙二醇，其加入量为氧化铝粉体质量的0.1%。所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖，无毒，绿色环保、廉价且来源广泛；其加入量为氧化铝粉体质量的0.3%。实施例二一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，所述磨介为氧化锆研磨球，所述球磨罐为聚四氟乙烯球磨罐或尼龙球磨罐，球料比为6，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨4小时，转速为350r/min；然后加入凝胶剂继续球磨10分钟，转速为180r/min；球磨后得到的氧化铝浆料的固含量为70%；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，真空脱泡的条件为-0.1~-0.05MPa，优选为-0.07MPa，真空脱泡的时间为5分钟；然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化，固化温度为90℃；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下干燥6小时，干燥条件为湿度50%，温度20℃；然后再在通风条件下干燥15小时，干燥温度为50℃，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。所述氧化铝粉体为工业级，其纯度≥95%，粉体的粒径≤10μm。所述分散剂为丙磺酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸铵，其加入量为氧化铝粉体质量的1.2%。所述溶剂为去离子水。所述粘结剂为聚乙二醇，其加入量为氧化铝粉体质量的1.0%。所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖，无毒，绿色环保、廉价且来源广泛；其加入量为氧化铝粉体质量的3.5%。实施例三一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，所述磨介为氧化锆研磨球，所述球磨罐为聚四氟乙烯球磨罐或尼龙球磨罐，球料比为2~6，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨4~8小时，转速为180r/min~350r/min；然后加入凝胶剂继续球磨10~40分钟，转速为100r/min~180r/min，所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化，固化温度为55℃~90℃；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下进行干燥6~36小时，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。

【技术特征摘要】
1.一种复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：（100）将氧化铝粉体、分散剂、溶剂、粘结剂和磨介加入球磨罐中，所述磨介为氧化锆研磨球，所述球磨罐为聚四氟乙烯球磨罐或尼龙球磨罐，球料比为2~6，在行星式球磨机或卧式滚磨机上球磨4~8小时，转速为180r/min~350r/min；然后加入凝胶剂继续球磨10~40分钟，转速为100r/min~180r/min，所述凝胶剂为淀粉和琼脂糖；（200）将球磨后的浆料进行真空除泡，然后注入所需形状的不锈钢模具中，将不锈钢模具进行密封后置于恒温环境中固化，固化温度为55℃~90℃；（300）将固化后的坯体脱膜后置于恒温恒湿的环境下进行干燥6~36小时，得到复杂形状氧化铝陶瓷件的生坯，之后再进行烧结成型。2.根据权利要求1所述的复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，其特征在于，所述氧化铝粉体为工业级，其纯度≥95%，粉体的粒径≤10μm。3.根据权利要求1所述的复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，其特征在于，所述分散剂为丙磺酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸铵，其加入量为氧化铝粉体质量的0.2%~1.2%。4.根据权利要求1所述的复杂形状氧化铝陶瓷件的成型方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：余磊，龚成，张新元，张舟，
申请(专利权)人：常熟市创新陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32