[發(fā)明專利]一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法

有效

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• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105835209B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳常連;王璀璨;羅馬亞;黃小雨
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: B28B1/26
• 分類號: B28B1/26;B28B17/02
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的陶瓷成型方法對模具的要求特別高、工藝比較復(fù)雜，而新興的陶瓷凝膠注模成型則是一種實用性很強的成型方法。凝膠注模成型是美國橡樹嶺國家實驗室于上世紀90年代初發(fā)明的一種陶瓷凈尺寸成型技術(shù)，該技術(shù)完美的將陶瓷成型工藝與高分子化學(xué)結(jié)合起來，巧妙的將高分子化學(xué)的聚合物單體引入到陶瓷成型工藝中，制備出了高固相體積含量、低粘度的陶瓷漿料，在催發(fā)劑和引發(fā)劑的作用下，漿料與有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使陶瓷漿料原位凝固成型。

陶瓷凝膠注模成型工藝適合制備復(fù)雜形狀的陶瓷零件，由于其漿料的固含量高，坯體有一定的強度，可以在陶瓷燒結(jié)前進行機械加工。但這種方法也存在缺點：坯體中有機物含量較多，燒結(jié)前需要排膠，導(dǎo)致該工藝的工業(yè)化自動化程度不高；此外坯體干燥過程中容易開裂，外加的丙烯酰胺是一種神經(jīng)毒素，參與反應(yīng)的有機物也對環(huán)境有危害，所以無毒體系的凝膠注模成型開始廣泛的被研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)陶瓷成型工藝的缺陷和完善現(xiàn)有陶瓷凝膠注模成型方法的不足，本發(fā)明提供一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法，包括以下步驟：(1)分多次將陶瓷粉體加入到裝有水的球磨罐中，期間加入分散劑，攪拌均勻得陶瓷漿料；(2)向陶瓷漿料中加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至8-11，再次攪拌均勻；(3)將步驟(2)所得陶瓷漿料球磨后除泡；(4)將除泡后的陶瓷漿料和無孔模具預(yù)熱至50-70℃；(5)將一定量瓊脂糖粉末和水混合均勻并加熱，配制成一定濃度的瓊脂糖溶液；(6)將步驟(5)所得到的瓊脂糖溶液完全加入到預(yù)熱好的陶瓷漿料中，攪拌混合均勻，然后室溫下一同注入到預(yù)熱好的無孔模具中，冷卻至室溫得陶瓷生坯；(7)將陶瓷生坯靜置、干燥即得。

按上述方案，步驟(1)中陶瓷粉體分3-6次加入，在第3次或第4次加入陶瓷粉體時加入分散劑，分散劑的加入量占陶瓷粉體總質(zhì)量的0.8-1.5％，之后繼續(xù)添加陶瓷粉體并攪拌，直至陶瓷粉體加完。

按上述方案，步驟(3)中球磨時間為20-40小時，球磨后的陶瓷漿料固相體積分數(shù)為50-59％，在真空下進行除泡，真空除泡時間為20-40分鐘。

按上述方案，步驟(5)中瓊脂糖的用量為陶瓷粉體質(zhì)量的0.7％，瓊脂糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為3.0-4.5％，配制好后將溶液加熱至85-90℃。

按上述方案，步驟(7)中將陶瓷生坯置于濕度90％的環(huán)境下靜置20-24小時，接著在空氣中干燥8-10小時，最后在80-100℃下干燥8-10小時。

優(yōu)選的，所述陶瓷粉體選自氧化鋯、氧化鋁、碳化硅和氮化硅中的任意一種。

優(yōu)選的，所述分散劑選自檸檬酸銨、聚丙烯酸銨和四甲基氫氧化銨中的任意一種。

優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑選自PH緩沖液、氨水和尿素中的任意一種。

優(yōu)選的，所述無孔模具材質(zhì)為金屬、塑料，橡膠，玻璃中的任意一種。

本發(fā)明提供的一種基于瓊脂糖的陶瓷凝膠注模成型方法具有以下有益效果：(1)采用該方法可以制成各種復(fù)雜形狀和大小的陶瓷部件；(2)瓊脂糖為天然無毒的大分子，環(huán)境友好，操作簡單，用量少；(3)陶瓷生坯中有機物含量極少，不需要排膠，干燥成型過程不會開裂；(4)制備出來的陶瓷生坯具有一定的強度，可以在燒結(jié)前進行加工。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分理解本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果，下面結(jié)合具體實施例進行詳細說明。

實施例1