[發(fā)明專利]一種聚磷酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷漿料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510170233.0
• 申請(qǐng)日: 2015-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN104844226B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊金龍;許杰;楊名昊;干科;霍文龍;渠亞男;張笑妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/63
• 分類號(hào): C04B35/63
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬陶瓷懸浮體固化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚磷酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷漿料的方法。

背景技術(shù)

直接凝固注模成型工藝具有有機(jī)添加劑少、坯體不需脫脂、坯體密度均勻等優(yōu)點(diǎn)，可成型形狀復(fù)雜、高可靠性的陶瓷部件。該工藝有兩種實(shí)現(xiàn)方法：調(diào)節(jié)pH值至等電點(diǎn)和增加離子強(qiáng)度。調(diào)節(jié)pH值至等電點(diǎn)方法雖能夠制備性能良好的陶瓷，氧化鋁陶瓷的韋伯模數(shù)高達(dá)47。但是由于濕坯強(qiáng)度太低，不便于脫模及后期處理，因此，該方法也未能得到廣泛應(yīng)用。而直接凝固注模成型中的增加離子強(qiáng)度方法因坯體中容易產(chǎn)生裂紋且固化時(shí)間長(zhǎng)而未能夠得到很好的推廣。

發(fā)展一種高效、環(huán)保的陶瓷膠態(tài)成型方法是當(dāng)前陶瓷成型工藝的研究熱點(diǎn)。在陶瓷膠態(tài)成型過程中，高固相含量、低粘度陶瓷懸浮體的制備是獲得高致密度、高均一性坯體的前提，也是降低燒結(jié)溫度，減少陶瓷內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而提高陶瓷可靠性行之有效的方法。而陶瓷懸浮體中高價(jià)反離子的存在，限制了低粘度陶瓷懸浮體固相含量的提高。利用這一原理，我們提出一種新型的陶瓷成型方法，即陶瓷高價(jià)反離子直接凝固注模成型，通過高價(jià)反離子的可控釋放使陶瓷懸浮體發(fā)生原位固化。本申請(qǐng)人根據(jù)這一原理提出了利用陶瓷高價(jià)反離子直接凝固注模成型的方法，在專利CN102503438A中公開了一種以碘酸鈣為固化劑的固化陶瓷漿料的方法。但是這種方法固化離子單一(只有鈣離子)，容易污染不需要鈣的陶瓷體系(如氮化硅，碳化硅等)。專利CN103771863A公開了一種通過緩慢調(diào)節(jié)pH值控制高價(jià)反離子固化陶瓷漿料的方法，即通過緩慢調(diào)節(jié)陶瓷漿料的pH值使檸檬酸鹽分解，釋放高價(jià)反離子從而實(shí)現(xiàn)陶瓷漿料的直接固化成型。該方法可通過更換檸檬酸鹽實(shí)現(xiàn)不同陶瓷體系的固化，但是所添加的檸檬酸鹽為粉體，不利于陶瓷漿料的均勻固化。專利CN102795864A公開了一種包覆高價(jià)反離子或者包覆陶瓷粉體，通過溫度控制陶瓷漿料固化的方法，這種方法雖然適用陶瓷體系多，但是包覆工藝相對(duì)較繁瑣，包覆效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的直接凝固成型方法固化時(shí)間長(zhǎng)，容易產(chǎn)生裂紋等不足，及陶瓷高價(jià)反離子直接凝固注模成型現(xiàn)有方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種聚磷酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷漿料的方法，即通過調(diào)節(jié)陶瓷漿料的pH值促進(jìn)聚磷酸鹽螯合物分解，釋放高價(jià)反離子從而實(shí)現(xiàn)陶瓷懸浮體的直接凝固注模成型。

一種聚磷酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷漿料的方法，包括以下步驟：

(1)將分散劑、水與陶瓷粉體混合并球磨均勻，制備顆粒表面帶負(fù)電的陶瓷漿料；

(2)將聚磷酸鹽、含有高價(jià)反離子的可溶性無機(jī)鹽及水混合制備成螯合液；

(3)向步驟(1)中所得顆粒表面帶負(fù)電的陶瓷漿料中添加步驟(2)所得的螯合液及pH值調(diào)節(jié)劑，真空條件下攪拌除去氣泡，得到混合漿料；

(4)將步驟(3)中所得混合漿料注入無孔模具中，脫模獲得陶瓷濕坯，干燥得到干坯；

(5)將步驟(4)中所得干坯置于燒結(jié)爐中，燒結(jié)得到陶瓷燒結(jié)體。

所述步驟(1)中球磨時(shí)間為12～48小時(shí)。

所述步驟(1)中分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨、四甲基氫氧化銨和四乙基氫氧化銨中一種以上。

所述步驟(1)中陶瓷粉體為氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化硅、鈦酸鍶鋇和鋯鈦酸鉛中的一種以上。

所述步驟(1)中漿料中固體成分的體積分?jǐn)?shù)為50％～55％，其中分散劑質(zhì)量占陶瓷粉體質(zhì)量的0.1％～1.2％。

所述步驟(2)和步驟(3)中螯合液中聚磷酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～30％，含有高價(jià)反離子的可溶性無機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～10％。

所述步驟(2)中聚磷酸鹽為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉和聚磷酸銨中的一種以上。

所述步驟(2)中含有高價(jià)反離子的可溶性無機(jī)鹽為鈣、鎂、鋅、鋁、鐵、鋇的氯化物和硝酸鹽中的一種以上。

所述步驟(3)中真空攪拌時(shí)間為10～30分鐘。

所述步驟(3)中螯合液為顆粒表面帶負(fù)電的陶瓷漿料體積的1％～10％，pH值調(diào)節(jié)劑的濃度為所得混合漿料體積的1％～5％。

所述步驟(3)中pH值調(diào)節(jié)劑為二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、葡萄糖酸內(nèi)脂和己二酸中的一種以上。

所述步驟(4)中無孔模具的材質(zhì)為金屬、塑料、橡膠或玻璃。

所述步驟(4)中脫模工藝為在40℃～70℃水浴下處理1～5小時(shí)。

所述步驟(4)中干燥工藝為在80℃～100℃的條件下干燥24～48小時(shí)。