一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法技术

本发明专利技术公开了属于陶瓷坯体制备技术领域的一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法。本发明专利技术方法包括以下步骤：(1)混合氧化铝粉、分散剂和水，球磨得到氧化铝浆料；(2)混合醛水溶液和醇，反应得到改性醛溶液；(3)混合步骤(1)所得氧化铝浆料和步骤(2)所得改性醛溶液，静置得到氧化铝陶瓷坯体。本发明专利技术方法工艺简单、室温即可成型且有机物含量低，原料来源广、对人体毒性低且价格低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法
本专利技术属于陶瓷坯体制备
，特别涉及一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法。
技术介绍
随着许多行业朝着专而精的方向发展，对所用的零部件也提出了越来越高的需求。陶瓷作为硬度大、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的优良结构材料，得到了越来越广泛的应用。其中，不乏一些形状特别复杂的部件，需要用陶瓷材料来制备，比如陶瓷涡轮、发动机、打印喷嘴等。但是，由于陶瓷的硬度大，后期加工只能采取磨削的方法，不仅加工效率低、成本高，而且很难成型形状复杂的部件，无法满足市场的多样化需求。而胶态成型方法，是解决复杂形状陶瓷成型问题的一种有效的途径。陶瓷的胶态成型是指先将陶瓷粉体配制成具有一定流动性的浆料，注模后在一定条件下固化，得到不同形状的陶瓷坯体的成型方法。胶态成型方法可以成型复杂形状的陶瓷部件，制备得到的陶瓷均匀性好。目前，主要的胶态成型方法包括凝胶注模成型、直接凝固成型等。但现有方法主要存在成型过程需要加热、操作过程比较复杂，并且有机物添加量大、需要耗时排胶、制备工艺的复杂度和成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法，具体技术方案如下：一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法，包括以下步骤：(1)混合氧化铝粉、分散剂和水，球磨得到氧化铝浆料；(2)混合醛水溶液和醇，反应得到改性醛溶液；(3)混合步骤(1)所得氧化铝浆料和步骤(2)所得改性醛溶液，静置得到氧化铝陶瓷坯体。所述步骤(1)中分散剂为含羟基的分散剂，纯度为90wt.％～99wt.％。所述步骤(1)中分散剂优选为柠檬酸和/或酒石酸。所述步骤(1)中分散剂的添加量为氧化铝粉体质量的0.1～0.4wt％，优选为0.2～0.4wt％，优选为0.24wt％。所述步骤(1)中原料混合后，先将混合液pH调节至8～11，优选pH调节至9～10，再球磨。所述步骤(1)所得氧化铝浆料的固相含量为40～60vol％，优选为40-50vol％。所述步骤(2)醛水溶液中醛为二元醛。优选地，所述步骤(2)醛水溶液中醛为乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛中的任意一种或几种。所述步骤(2)醛水溶液中醛浓度为20wt.％～60wt.％，优选地，纯度为80wt.％～98wt.％的醛配制醛水溶液。所述步骤(2)醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的任意一种或几种，醇的添加量为醛的质量的20％～300％。所述步骤(2)中反应pH为4～7，优选pH为4.5～6，反应时间为10min～24h，反应温度为10～60℃。所述步骤(3)改性醛溶液的添加量为氧化铝浆料体积的0.5～5％，所述步骤(3)氧化铝陶瓷坯体烧结后制得氧化铝陶瓷。本专利技术所述胶态成型方法制备的氧化铝陶瓷坯体，强度高，可以进行机加工，可以满足工业上制备各种形状的陶瓷部件的需求。所述氧化铝陶瓷坯体烧结后制得的氧化铝陶瓷密度达到3.80g/cm3以上，抗弯强度380MPa以上。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术以常用氧化铝粉体为原料，通过二元醛的自聚反应和二元醛和分散剂的羟基的交联反应，使氧化铝浆料在室温下固化成型，得到均匀致密的坯体；本专利技术方法具有工艺简单、室温即可成型、有机物含量低的优点，且原料来源广，对人体毒性低，价格低廉和节能环保。(2)本专利技术创新的利用醇与二元醛溶液的反应，对二元醛进行改性，使成型的速度可以通过醇的含量、反应时间调节可控。(3)本专利技术所得氧化铝陶瓷坯体强度高，可以进行机加工，可以满足工业上制备各种形状的陶瓷部件的需求，具有很大的产业化前景；烧结后得到的氧化铝陶瓷的密度可达3.92g/cm3，致密度达98.6％，具有良好的性能。附图说明附图1为实施例1制备的氧化铝陶瓷坯体。具体实施方式本专利技术提供了一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。实施例1按照下述步骤制备氧化铝陶瓷坯体：(1)将180g氧化铝粉、0.36g柠檬酸、55g去离子水混合，调节pH至9，球磨得到固相含量45vol％的氧化铝浆料；(2)将4mL、50％质量分数的戊二醛溶液与1mL乙醇混合，调节pH至6，静置反应10min，得到改性戊二醛溶液；(3)将步骤(1)所得氧化铝浆料与步骤(2)所得改性戊二醛溶液混合，静置2h后成型，得到氧化铝陶瓷坯体，如图1所示。将上述方法制备的氧化铝陶瓷坯体于1550℃条件下烧结2h，得到氧化铝陶瓷。所制备的氧化铝陶瓷的密度为3.90g/cm3，抗弯强度为410MPa。实施例2按照下述步骤制备氧化铝陶瓷坯体：(1)将720g氧化铝粉、1.54g酒石酸、120g去离子水混合，调节pH至10，球磨得到60vol％的氧化铝浆料；(2)将8mL、40％质量分数的乙二醛溶液与4mL乙二醇混合，调节pH至4.5，静置反应2h，得到改性乙二醛溶液；(3)将步骤(1)所得氧化铝浆料与步骤(2)所得改性乙二醛溶液混合，静置2h后，成型得到陶瓷坯体；将上述方法制备的氧化铝陶瓷坯体于1550℃条件下烧结2h，制得氧化铝陶瓷。所制备的氧化铝陶瓷的密度为3.88g/cm3，抗弯强度为387MPa。实施例3按照下述步骤制备氧化铝陶瓷坯体：(1)将200g氧化铝粉、0.48g酒石酸、50g去离子水混合，调节pH至9，球磨得到固相含量50vol％的氧化铝浆料；(2)将4mL、50％质量分数的戊二醛溶液与1mL丙三醇混合，调节pH至5，静置反应1h，得到改性戊二醛溶液；(3)将步骤(1)所得氧化铝浆料与步骤(2)所得改性戊二醛溶液混合，静置2h后成型，得到氧化铝陶瓷坯体。成型的操作时间为3min。将上述方法制备的氧化铝陶瓷坯体于1550℃条件下烧结2h，得到氧化铝陶瓷。所制备的氧化铝陶瓷的密度为3.92g/cm3，抗弯强度为423MPa。实施例4按照下述步骤制备氧化铝陶瓷坯体：(1)将200g氧化铝粉、0.48g酒石酸、50g去离子水混合，调节pH至9，球磨得到固相含量50vol％的氧化铝浆料；(2)将4mL、50％质量分数的戊二醛溶液与2mL丙三醇混合，调节pH至5，静置反应1h，得到改性戊二醛溶液；(3)将步骤(1)所得氧化铝浆料与步骤(2)所得改性戊二醛溶液混合，静置2h后成型，得到氧化铝陶瓷坯体。成型的操作时间为7min。实施例5按照下述步骤制备氧化铝陶瓷坯体：(1)将200g氧化铝粉、0.48g酒石酸、50g去离子水混合，调节pH至9，球磨得到固相含量50vol％的氧化铝浆料；(2)将4mL、50％质量分数的戊二醛溶液与2mL丙三醇混合，调节pH至5，静置反应3h，得到改性戊二醛溶液；(3)将步骤(1)所得氧化铝浆料与步骤(2)所得改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)混合氧化铝粉、分散剂和水，球磨得到氧化铝浆料；/n(2)混合醛水溶液和醇，反应得到改性醛溶液；/n(3)混合步骤(1)所得氧化铝浆料和步骤(2)所得改性醛溶液，静置得到氧化铝陶瓷坯体。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝陶瓷坯体的胶态成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合氧化铝粉、分散剂和水，球磨得到氧化铝浆料；
(2)混合醛水溶液和醇，反应得到改性醛溶液；
(3)混合步骤(1)所得氧化铝浆料和步骤(2)所得改性醛溶液，静置得到氧化铝陶瓷坯体。


2.根据权利要求1所述的胶态成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中分散剂为含羟基的分散剂，纯度为90wt.％～99wt.％，分散剂的添加量为氧化铝粉体质量的0.1～0.4wt％，优选为0.2～0.4wt％，优选为0.24wt％。


3.根据权利要求1所述的胶态成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中原料混合后，先将混合液pH调节至8～11，优选pH调节至9～10，再球磨；所述步骤(1)所得氧化铝浆料的固相含量为40～60vol％，优选为40-50vol％。


4.根据权利要求1所述的胶态成型方法，其特征在于，所述步骤(1)中分散剂为柠檬酸和/或酒石酸。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金龙，鲁毓钜，干科，于满，王召庆，王超，刘静静，任博，席小庆，
申请(专利权)人：新兴远建天津新材料科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：天津;12