[发明专利]一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法

说明书

技术领域

一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，涉及一种陶瓷材料制备，特别含氧化铝的陶瓷制备过程中的成型方法。

背景技术

现代精密陶瓷材料由于其特有的力学、电磁学等方面的优异的性能成为目前越来越重要的一种新型无机非金属材料，广泛应用在电子、机械制造、新能源、生物工程、航空航天等领域。因此，各国投入大量人力、财力、物力在这一领域，先后相继开发出干压、冷等静压、注浆、轧膜、流延、热压铸以及注射、压滤等成型技术应用到实际生产中。特别是美国橡树岭国家实验室的M.A.Janney教授发明的一种水基凝胶注模成型工艺，与上述的成型工艺相比有很大的优越性，受到广泛关注，并逐步应用到陶瓷材料的生产和研究中。

水基凝胶注模成型工艺的核心是配置高固相体积含量且有较好流动性的水料浆。料浆中含有一定量的有机单体和交联剂，在料浆中加入引发剂，然后注入模中，在加热或催化剂作用下，有机单体胶联聚合，使陶瓷粉料原位固化成型，脱模干燥后即的所需形状的坯体。

在已有的关于凝胶注模成型工艺研究中，专利CN1370758A采用水溶性亚硫酸盐和过硫酸盐组成的氧化还原体系作引发剂，以N，N-亚甲基双丙稀酰胺、二烯炳基酒石酸二酰胺等为交联剂，引发有机单体丙稀酰胺、丙稀酸、甲基丙稀酰胺等胶联；专利CN1456535采用凝胶注成型制备多孔陶瓷，其采用的单体为丙稀酰胺、甲基丙稀酰胺等，交联剂为亚甲基双丙稀酰胺，引发剂为硫酸铵，催化剂为N，N，N，N-四甲基乙二胺；专利CN1448365A提供了一种凝胶注成型制备陶瓷钢套内衬的方法，工艺步骤为：以丙稀酰胺为单体，亚甲基双丙稀酰胺为交联剂，引发剂为过硫酸铵，丙稀酸型阴离子分散剂，所成型坯体二次烧结成产品；CN1215711涉及一种精密陶瓷部件的无毒性凝胶注成型工艺，其特征在：以聚丙稀酸、聚甲基丙稀酸铵、柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵中的一种作分散剂，凝固反应催化剂为碘酸钙、磷酸氢钙、碳酸钙十己二酸中的任何一种，以海藻酸钠为凝胶物质，成型制备陶瓷部件。专利CN1748914采用价廉、无毒性的水溶性高分子聚合物烷基纤维素醚如甲基纤维素及其羟烷基改性衍生物羟乙基甲基纤维素HEMC、羟丙基甲基纤维素HPMC水溶液的热凝胶性质来实现凝胶注模成型。

在上述已有技术中，应用的有机单体均有不同程度的毒性，对人体和环境不友好；在成型过程中添加的3wt％～8wt％的有机物，最后在烧结过程中全部挥发掉；由于添加的物种较多，使得工艺过程复杂且难以控制；其中用到的部分有机物价格较高，在大规模生产中无疑会提高成本。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种对人体和环境友好、工艺过程简单且易于控制、大规模生产中成本低的水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，其特征在于是采用可与水逐渐反应而凝固硬化的无机物质水硬性氧化铝和纯铝酸钙水泥作为陶瓷料浆原位固化的固化剂。

本发明的一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，其特征在于其成型过程的步骤如下：

(1)采用机械搅拌法制备料浆；首先配制均匀含有缓凝剂和分散剂的水溶液，然后加入水硬性氧化铝和纯铝酸钙水泥，搅拌均匀；再加入陶瓷干粉搅拌均匀，制得料浆；其水溶液中的水量为料浆总质量的15％-25％；

(2)将制得的料浆注入模具中，然后在室温下养护12～36小时，脱模后在110℃烘干24小时。

本发明的一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，其特征在于水硬性氧化铝和纯铝酸钙水泥等的总加入量为陶瓷原料干粉重量的1％～15％，其中水硬性氧化铝的添加量为陶瓷原料干粉重量的0％～15％，相对应的铝酸钙水泥的添加量陶瓷原料干粉重量的15～0％。

本发明的一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，其特征在于添加的缓凝剂为草酸、硝酸、盐酸、硼酸、酒石酸、柠檬酸、柠檬酸钠等的一种或几种，添加量为水硬性氧化铝和纯铝酸钙水泥总加入量的0.01～0.8％；添加的分散剂为三聚磷酸钠STPP、六偏磷酸钠HMP、聚丙稀酸、聚丙稀酸铵、聚羧酸盐类、丙稀酸-丙稀酸酯-磷酸-磺酸盐四元共聚物的一种，添加量为陶瓷原料干粉重量的0.01％～0.8％。

本发明的一种水系含氧化铝陶瓷料浆凝胶成型方法，其特征在于是将水硬性氧化铝和铝酸钙水泥粉状均匀加入陶瓷干粉中；或以加入水溶液中预配成浆液加入陶瓷干粉中，或者先将陶瓷干粉、分散剂、水和缓凝剂湿磨成料浆，然后将水硬性氧化铝和铝酸钙水泥等加入料浆中。