[發(fā)明專利]凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210278948.4
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102887711A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 趙文興;張舸;趙汝成
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/565
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發(fā)明屬于陶瓷干燥技術領域，具體涉及凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝。?

背景技術

凝膠注模成型（gel-casting）技術是由美國橡樹嶺國家實驗室的M.A.Jenny和O.O.Omatete教授等人發(fā)明的繼注漿成型、注射成型之后的又一種新型的近凈尺寸成型工藝。采用該方法能夠獲得性能優(yōu)異的陶瓷濕坯，但在制備大尺寸復雜結構陶瓷坯體過程中，由于坯體含水量較大（體積比一般達到30-50%）、尺寸大、形狀復雜，因此增加了后期濕坯的干燥難度，往往由于干燥過快或干燥不均勻，造成干坯中存在較多缺陷，影響最終燒結體的性能。?

陶瓷工業(yè)的干燥方法主要經(jīng)歷了自然干燥、室式烘房干燥到現(xiàn)在各種熱源的連續(xù)式干燥器、遠紅外干燥器、太陽能干燥器和微波干燥技術。但現(xiàn)有陶瓷濕坯干燥過程中，水分都是從坯體表面蒸發(fā)，對于整體厚度高（100-400mm）、厚壁（10-15mm）、復雜結構濕坯而言，容易在厚度方向產生較大的水分溶度梯度差，從而引起坯體各部分的不一致收縮，造成坯體內部存在應力，出現(xiàn)開裂、變形等缺陷。因此已有干燥工藝無法滿足凝膠注模成型大尺寸復雜形狀坯體的干燥要求，目前還未見此類濕坯無缺陷干燥技術方面的報道。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的陶瓷濕坯干燥工藝存在坯體容易開裂、變形等缺陷，而提供凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝，采用該工藝可獲得口徑1.5m量級無缺陷SiC陶瓷干坯。?

本發(fā)明提供凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝，包括如下步驟：?

步驟一：干燥溶液配制：將干燥溶液的液體與去離子水混合，然后加入增塑劑，得到不同濃度的干燥溶液，所述的干燥溶液的液體為無水乙醇；?

步驟二：坯體收縮：將SiC濕坯放入干燥槽，在SiC濕坯和干燥槽底面之間放置一層介質，分別向干燥槽中加入步驟一得到不同濃度的干燥溶液，進行浸泡，得到收縮后的SiC坯體；?

步驟三：干燥液去除：將步驟二得到的收縮后的SiC坯體放入干燥爐內，升溫、保溫、降溫，當爐體溫度恢復至室溫時，取出坯體，即完成了凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝。?

優(yōu)選的是，所述步驟一的增塑劑為丙三醇（甘油）。?

優(yōu)選的是，所述的丙三醇的加入量為干燥溶液體積的3-5%。?

優(yōu)選的是，所述步驟二的中的一層介質為長絨毛地毯。?

優(yōu)選的是，所述的步驟三中升溫速率設置為5-10℃/h，最高溫度設置為110℃，降溫速率設置為10-15℃/h。?

發(fā)明原理?

本發(fā)明的凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝，是通過凝膠體有機分子的凝膠化來固定陶瓷顆粒，從而達到成型的目的，本發(fā)明采用兩步干燥工藝技術，第一步采用液體干燥，第二步采用升溫加熱干燥工藝，本發(fā)明采用乙醇作為干燥溶液的液體，因為乙醇具有較低的沸點、較高飽和增氣壓及較小表面張力，當坯體在空氣中干燥時，低沸點、高飽和蒸汽壓能夠保證坯體中剩余的干燥液在較低的溫度下排出，同時較小的表面張力能夠保證坯體在加熱升溫干燥階段具有較小的收縮率；而且本發(fā)明的凝膠體系形成的高分子三維網(wǎng)狀聚合物不溶于該干燥溶液，保證干燥過程不破壞其結構；當濕坯浸入該液體中時，能夠形成水分的濃度梯度，促使水分子的定向移動；同時該液體能夠促使高分子聚合物收縮，擠出網(wǎng)絡中的水分子，最后加熱升溫排出該液體，即可達到干燥的目的。?

本發(fā)明的有益效果?

本發(fā)明的凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝，首先將干燥溶液的液體乙醇與去離子水配制成不同濃度的干燥溶液，本發(fā)明采用乙醇作為干燥溶液的液體，對人體無害，易運輸和保存；然后將SiC濕坯放入干?燥槽，在SiC濕坯和干燥槽底面之間放置一層介質，向干燥槽中加入不同濃度的干燥溶液進行浸泡，得到SiC坯體，將SiC坯體放入干燥爐內加熱，當爐體溫度恢復至室溫時，取出坯體，即完成了凝膠注模成型大尺寸復雜形狀碳化硅陶瓷素坯的干燥工藝，由于在干燥液中坯體基本完成收縮，因此加熱過程僅完成干燥液與微量水分的蒸發(fā)，不存在坯體的收縮與尺寸變化。采用本發(fā)明的干燥工藝大大降低了大尺寸復雜形狀SiC素坯的干燥難度，實現(xiàn)了采用凝膠注模成型工藝制備的1.5m量級SiC陶瓷素坯的無缺陷干燥。?

附圖說明

圖1為凝膠注模成型制備的口徑1.52mSiC坯體結構的主視圖；?

圖2為凝膠注模成型制備的口徑1.52mSiC坯體結構的剖視圖；?