[发明专利]一种陶瓷坯体的成型方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷坯体的成型方法，包括：将陶瓷粉体、异丁烯与马来酸酐共聚物分散于水中，混合得到固含量为40～61%的水基陶瓷浆料；将所得水基陶瓷浆料注入可滤水的多孔模具中，得到湿坯，然后在0.1～1MPa压力的作用下排出湿坯中部分水分并促进其自发凝固成型，固化后再经脱模和干燥，得到陶瓷坯体。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷坯体的成型方法，属于陶瓷制备领域。

背景技术

与传统的干压或冷等静压等陶瓷成型方法相比，胶态成型在制备宏观结构复杂和微观结构均匀的先进陶瓷方面具有明显的优势。近些年来，杨燕等(中国专利公开号CN103130509A)发明了自发凝固成型，该方法使用水溶性异丁烯与马来酸酐类共聚物制备固含量高于50vol.％的陶瓷浆料，并利用共聚物的自发凝胶固化得到陶瓷坯体。该自发凝固成型方法具有有机物添加量少和素坯显微结构均匀等优点，已经成功应用于先进结构陶瓷(J.Mater.Res.,2014.29(2):p.247-251.)、泡沫陶瓷(J.Mater.Res.,2013.28(15):p.2012-2016.)以及透明陶瓷(Ceram.Int.,2014.40(6):p.8841-8845.)的制备。但是，凝胶速度较慢且凝胶固化后的湿坯仍然含有近一半体积的水分，导致漫长的干燥过程和可能的干燥变形、坯体分布不均匀以及开裂等问题。

与自发凝胶固化成型相反，压力注浆成型通常使用低固含量的浆料以促进颗粒紧密堆积(J.Euro.Ceram.Soc.,2001.21(7):p.893-899.)，制备的湿坯具有干燥收缩小和变形小的优点。但是，制备出的素坯强度较低，不利于成型大尺寸、复杂形状样品。

发明内容

针对自发凝固成型所存在的凝胶慢、干燥过程漫长以及压力注浆成型中素坯强度低的问题，本发明人打破了本领域内的技术偏见(压力注浆成型与自发凝固成型对浆料固含量的要求相反，本领域技术人员通常认为无法结合)，反而利用压力辅助自发凝固成型的方法，即采用很小的压力就能够有效地排出凝胶体内的水分并加速凝胶速度，提高了素坯强度和均匀性。

一方面，本发明提供了一种陶瓷坯体的成型方法，包括：

将陶瓷粉体、异丁烯与马来酸酐共聚物分散于水中，混合得到固含量为40～61％的水基陶瓷浆料；

将所得水基陶瓷浆料注入可滤水的多孔模具中，得到湿坯，然后在0.1～1MPa压力的作用下排出湿坯中部分水分并促进其自发凝固成型，固化后再经脱模和干燥，得到陶瓷坯体。

较佳地，当湿坯的厚度不超过10mm时，压力为0.1～0.4MPa，优选为0.1～0.3MPa；当湿坯的厚度＞10mm，压力为0.2～1MPa。

本发明首先通过加入异丁烯与马来酸酐共聚物制备得到粘度低、流动性良好且固含量在40～61vol.％的水基陶瓷浆料。将所得的浆料真空除气后在压力辅助下自发凝固成型，通过施加合适的压力(例如，对厚度为10mm湿坯施加0.1～0.3Mpa的压力，在压力的作用排出湿坯内部分的水分(至少25％)并加速凝胶过程，得到强度高且结构均匀的陶瓷素坯。而且，在后续干燥过程中，进一步缩短了干燥的时间，避免了开裂等问题。

较佳地，所述陶瓷粉体为氧化物陶瓷粉体、非氧化物陶瓷粉体、或复合陶瓷粉体，优选为氧化铝粉体、氧化锆粉体、氧化钇粉体、碳化硅粉体、镁铝尖晶石粉体、莫来石粉体中的至少一种；优选地，所述陶瓷粉体的粒径为100nm～1μm。

较佳地，所述异丁烯与马来酸酐共聚物为胺化的水溶性异丁烯与马来酸酐共聚物(聚[(异丁烯-alt-马来酸，铵盐)-co-(异丁烯-alt-马来酸酐)])，加入量为陶瓷粉体质量的0.1～1wt％，优选为0.3～0.5wt％。

较佳地，将水基陶瓷浆料进行真空除气之后，再注入可滤水的多孔模具中。