[發(fā)明專利]一種淀粉預凝膠原位凝固成型制備納米氧化鋁陶瓷的方法

有效

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• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105777082B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王友法;朱田麗
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/636
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明屬于高性能氧化鋁陶瓷成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淀粉預凝膠原位凝固成型制備納米氧化鋁陶瓷的方法。所述制備方法包括：將淀粉加入到蒸餾水中進行預凝膠處理，冷卻后加入分散劑、坯體增強劑，調(diào)節(jié)pH值為9～10；緩慢加入氧化物陶瓷粉料，攪拌0.5～2h后超聲分散、抽真空，將所得陶瓷料漿倒入涂有脫模劑的模具中，充分震蕩后將模具置于80℃水浴條件下進行淀粉糊化成型，冷卻后置于室溫下沉浮24h；再經(jīng)干燥得到納米氧化鋁陶瓷生坯。本發(fā)明制備得到的陶瓷料漿均勻性、分散性和統(tǒng)一性較好，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且制備得到陶瓷生坯的表面平整光滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能氧化鋁陶瓷成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淀粉預凝膠原位凝固成型制備納米氧化鋁陶瓷的方法。

背景技術(shù)

陶瓷成型要滿足以下幾個要求：使坯體致密且均勻，干燥后有一定的機械強度；坯體的形狀和尺寸應(yīng)與產(chǎn)品協(xié)調(diào)。陶瓷坯體成型有干法、膠態(tài)成型工藝等，膠態(tài)成型的一般方法有注漿、流延、拉坯、旋坯等，膠態(tài)成型分為傳統(tǒng)膠態(tài)成型和新型膠態(tài)成型工藝。干壓法存在著坯體均勻性差、致密度低，無法制備復雜形狀的生坯。傳統(tǒng)膠態(tài)成型工藝制成的材料存在很多缺陷，如可靠性低、顯微結(jié)構(gòu)不夠均勻等，難以滿足高性能陶瓷制備的要求。新型膠態(tài)是一種近凈尺寸的成型技術(shù)，不斷受到關(guān)注。新型膠態(tài)成型技術(shù)在控制材料的顯微結(jié)構(gòu)、提高材料性能和使用可靠性上更具優(yōu)勢。其中陶瓷原位凝固成型是最受關(guān)注的膠態(tài)成型技術(shù)之一，陶瓷漿料原位凝固成型是20世紀90年代初開發(fā)的新的膠態(tài)成型技術(shù)，其成型原理是通過漿料內(nèi)部的化學反應(yīng)形成大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或陶瓷顆粒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使注模以后的陶瓷漿料快速凝固為陶瓷坯體。由于原位凝固是保證坯體均勻性的前提，而提高坯體的均勻性是提高陶瓷材料可靠性的有效途徑，使原位凝固成型技術(shù)成為高性能陶瓷研究的熱點之一。

陶瓷原位凝固是指陶瓷坯體固化過程中沒有收縮且原位固化，它是保證陶瓷坯體均勻性的必要條件，是提高陶瓷材料可靠性的關(guān)鍵。注凝成型、直接凝固成型、溫度誘導絮凝成型和膠態(tài)振動注模成型等得到迅速發(fā)展，在隨后的一段時期內(nèi)，這一技術(shù)仍將是陶瓷成型工藝的發(fā)展主流。陶瓷原位凝固成型具有如下特點：減少了有機物的添加量，減少了脫脂時間；陶瓷漿料具有很高的固相體積分數(shù)；近凈尺寸成型，可成型復雜形狀的部件；成型坯體內(nèi)部均勻，缺陷少，保證燒結(jié)后材料的高可靠性；成型坯體具有較高的強度，可對坯體進行各種機加工，從而使燒結(jié)后陶瓷機加工量減少或為零。但是原位凝固面臨著有機單體或交聯(lián)劑、有機溶劑可能會有毒性和污染，粘結(jié)劑的量和種類要求高，濕坯強度低，脫模困難，不利于工藝操作和規(guī)模生產(chǎn)；價格高昂，分散劑的限制等問題。

提出淀粉原位凝固的理念，傳統(tǒng)淀粉原位凝固成型的原理是：利用淀粉吸水膨脹潤脹和加熱后糊化的反應(yīng)，使淀粉的長分子鏈在水中逐漸伸展、吸收料漿中的水分并形成高粘度的淀粉糊液，再利用淀粉糊的增稠和粘結(jié)作用，使料漿中的陶瓷粉體顆粒在原位固定，實現(xiàn)陶瓷材料的凈尺寸成型，以獲得較高強度的陶瓷材料坯體。傳統(tǒng)淀粉原位凝固成型是在配制料漿以后再加入淀粉，這樣容易引起淀粉在料漿中分散不均勻，導致坯體在固化時發(fā)生不均勻的狀態(tài)，坯體可靠性差，局部的強度低，并且淀粉的用量多，燒結(jié)以后孔隙率多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種淀粉預凝膠原位凝固成型制備納米氧化鋁陶瓷的方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種淀粉預凝膠原位凝固成型制備納米氧化鋁陶瓷的方法，具體包括如下步驟：

(1)稱取氧化物陶瓷粉體，干磨、干燥、研磨、過篩后得到氧化物陶瓷粉料；

(2)將淀粉加入到蒸餾水中，密封后進行預凝膠處理，隨后冷卻，再加入分散劑、坯體增強劑，調(diào)節(jié)預凝膠的pH值為9～10；

(3)在不斷攪拌的條件下在預凝膠中緩慢加入步驟(1)所得氧化物陶瓷粉料，然后加少量石蠟保濕，攪拌0.5～2h后超聲分散、抽真空，得到均一穩(wěn)定的陶瓷料漿；