[发明专利]一种新型的氧化锆陶瓷成型方法

说明书

本发明公开了一种新型的氧化锆陶瓷成型方法以及干燥工艺，属于功能陶瓷领域。凝胶注模成型方法制备氧化锆相比传统的注浆成型氧化锆强度更高、成型密度更大，为制备大尺寸及复杂形状的陶瓷制品提供了有效的技术途径。具有很大的发展空间。氧化锆粉体采用超细氧化锆粉体，粒度为d₅₀=0.5μm。其特征在于，采用不同的干燥方式达到快速干燥湿坯，从而缩短工艺流程时间。

技术领域

本发明属于无机非金属材料与功能陶瓷领域，涉及到一种氧化锆陶瓷的成型方法以及干燥工艺。

背景技术

目前，陶瓷的成型方法可以分为两大类，干法成型与湿法成型。干法成型所得到的氧化锆坯体致密性较差，一般只能用来制作一些形状简单的陶瓷产品。湿法成型较干法成型提升了成型后氧化锆陶瓷的致密性，并且大大提高了氧化锆陶瓷生坯以及烧结后强度。

20世纪90年代由美国Janeey和Omatete教授研究出一种全新的胶态快速成型技术，简称凝胶注模成型。凝胶注模成型是一种综合利用了高分子化学、胶体化学、高分子物理与传统陶瓷成型工艺等多种学科的理论的新型成型技术。该技术在制备性能优良且形状复杂的陶瓷零件时十分具有优势，因为其浆料的流动性较好，可以很好的填充满模具，并且陶瓷浆料内粉料分散的均匀，烧结后可形成强度较高的产品。

氧化锆陶瓷在凝胶注模成型中面临问题如下：

目前，1.凝胶注模所用氧化锆粉体多为亚微米或纳米级别陶瓷粉体，由于陶瓷粉体较细，比表面积大，陶瓷粉体容易团聚。凝胶注模成型氧化锆陶瓷的关键在于制备高固相含量、低粘度的浆料，选择合适的分散剂可降低浆料的粘度来提高浆料的固含量，从而可提高氧化锆陶瓷的致密性和强度。2.为了防止湿坯在干燥过程中发生变形，湿坯通常需要至于空气中干燥2~4天，然后再置于电鼓风干燥箱中干燥5~7天，整个工艺流程时间相对较长。

发明内容

发明目的；提供一种陶瓷的成型方法，为了克服传统陶瓷成型方法的不足，制备坯体强度高、相对密度大、复杂形状的近净尺寸精密陶瓷部件，同时选择不同的干燥方式来缩短工艺时间。

技术方案：为解决以上问题，采用以下技术方案实现：

A、以去离子水为溶剂，加入单体、交联剂与防起泡剂，装入球磨罐中球磨5分钟或使用搅拌机强力搅拌15分钟配置成预混液，调节pH为10.5.

B、配置好的预混液中加入氧化锆粉体（体积含量44%~50%），球磨4.5小时配置浆料，加入消泡剂、引发剂与催化剂搅拌后注模，置于真空干燥箱70℃固化。

C、①将固化后的湿坯置于空气中干燥3天，然后再置于电鼓风干燥箱中干燥逐渐升温干燥6天。②将固化后的湿坯置于PEG10000溶液中8h，然后置于电鼓风干燥箱中干燥逐渐升温干燥6天。③将固化后的湿坯置于恒温恒湿箱中干燥12h，湿度逐渐降低，最后至于电鼓风干燥箱中干燥至恒重。

D、将干燥后的氧化锆生坯根据干凝胶的DTA曲线进行烧结至1520℃并保温2小时。

如上述的方法，优选的，单体为甲基丙烯酰胺（MAM）。

如上述的方法，优选的，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺（MBAM）。

如上述的方法，优选的，催化剂为四甲基乙二胺。

如上述的方法，优选的，引发剂为过硫酸铵（APS）。

如上述的方法，优选的，分散剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。

如上述的方法，优选的，氧化锆粉体含量为50%。

有益效果：

1.凝胶注模成型氧化锆陶瓷相对与传统的陶瓷成型方法相比，生坯与烧结品强度得到了提高，氧化锆陶瓷成型密度高，内部颗粒致密。