2007年第12期 中国陶瓷 利用一种无毒的天然藻酸钠作为胶凝剂,在AlQ固相10oH)+HO→A1OH2(3) 体积分数为50v0.%,分散剂Ca3(PO)21.8vo.%,胶凝 从上述三个反应式可知,引入AN粉体对于促进 剂藻酸钠lwt.%的条件下制备的浆料粘度小于400mPa.固化成型有三个方面的作用:(1)加速热水解,浆料中 s(剪切速率大于50s-1)。成型的坯体结构均匀、表面的水被消耗,固相体积分数增高;(2)伴随着AlN的水 光滑,坯体抗折强度大于8MPa,在1550℃(2h)烧结,解,形成的氨气改变了pH值从而减小了电位,增 相对密度98.7%,弯曲强度320MPa。 Xiang Jui-hui等大了浆料粘度;(3)在AN的水解过程中,生成的胶 .用凝胶注模工艺成型了0.1-mm厚的ALO3带状薄态A(OH2起到提高浆料粘度和辅助固化作用。Sasa 片。实验用2.9μm的A1O3粉,加入高岭土、CaCO3和 Novak等通过TEM观察固化后坯体中无定型的氢氧 SO2助烧剂,引入有机单体、分散剂、引发剂和催化剂化铝和AlO3颗粒间的显微结构,认为无定型的氢氧化铝 等,在惰性气体保护下于50℃流延成具有柔韧性带状薄在提高粘度和促进凝固方面起着主要的作用。 Wei li等 片。在1550℃(2h)烧结后相对密度达到97.7%。 4研究了SiC的水解辅助固化成型,在固相体积分数62 凝胶注模成型是一种实用性很强的技术,显著优点vol.%,pH=10,AN1wt.%时,经9min(75℃)的固 在于成型后的坯体均匀性好及成型坯体具有较高的强度,化,得到结构均匀致密的成型体。HAS具有固化过程快速, 可直接进行机加工获得合适的尺寸,而且烧成后收缩小,成型坏体具有较高的密度,适台于形状复杂的小尺寸制 适合精准尺寸的成型。该工艺对成型体没有尺寸和厚度品的成型。但也存在着时间的限制性、温度的稳定性及 的限制,但其干燥条件苛刻,致密化过程中坯体容易出佗过秘的热交换等问题,不能适用于所有类型的陶瓷 现变形或开裂 制备 .5.2直接凝固注模成型 1.5.4胶态振动注模成型 直接凝固注模成型( in ct Coagulation Casting 胶态振动注模成型( Colloidal Vibration Casting, 简称DCC)是由苏黎世联邦工业学院开发的一种成型方简称CVC)是1993年由 Prof. F.F. Lange发明的一种胶 法,DCC是一种生物酶技术、胶态化学和陶瓷材料学溶态成型技术。它利用外界的作用(振动)完成注模成型。 为一体的成型技术。它利用在极性水介质中,陶瓷粉体其过程为在固相体积分数20%以上的陶瓷悬浮体中加入 表面带有相当高的同性电荷,浆料悬浮体处于稳定分散NHAC1,使颗粒之间形成凝聚态,然后采压滤或离心的 状态。通过调节pH值或增加粒子强度来改变悬浮粉体方法让悬浮体形成密实的结构。在这种状态下,固相体 的表面电荷,使颗粒间的 Vander waals吸引力大于排积分数较高(大于50%),然后采用振动的办法,使其由 斥力,颗粒凝聚成型。酶在其中起到重要作用,它通过固态转变为流动态,注人一定形状的模腔中,振动静止 分子合成及降解反应来改变浆料悬浮体的pH值或者离后实现原位固化四。这种方法便于连续生产复杂形状的 子强度。反应能通过温度及酶浓度来调节。 Yun Sung陶瓷部件,但成型后的坯体强度较低,容易开裂和变形 Jung等用该工艺制备SN,陶瓷材料,在固相相体 1.5.5温度诱导絮凝成型 积分数5lvol.%,四乙铵胶凝剂1.0wt.%条件下,加人 温度诱导絮凝成型( Temperature Induced Flocculation, AO3和Y。O3作为烧结助剂,干燥收缩小于1.0%,坯体简称TF)是由瑞典表面化学研究所的 Prof L Bergstrom利 密度55.8%,明显高于凝胶注模的坯体密度。 Wei li等用胶体的空间位阻稳定特性发明的种净尺寸胶态成型技 [20用该方法成型SiC陶瓷材料,在固相含量62vol.%,术。该方法首先在有机溶剂中加入一种溶解度随温度变化的 pH=9.05-10.5制备了具有低粘度的浆料,采用尿素酶分散剂,分散剂的一端吸附于颗粒表面,另一端在溶剂中伸 作为催化剂,凝聚温度为50℃,1小时后的强度完全可展,起到空间稳定分散粉体的作用。然后将分散好的高固相 以脱模和和进行后处理。 含量的浆料注入模具,随着温度的降低,分散剂的溶解度逐 这种工艺对成型坯体没有尺寸要求,浆料具有极好渐下降,失去了分散能力,实现了浆料的原位固化。该方法 的流变性质,不需或只需少量的有机添加剂,坯体组织选用的溶剂要求随温度的降低没有体积收缩和膨胀,一般选 均匀,相对密度高,无须脱脂即能烧结。但生物酶添加用戊醇。分散剂可选用英国II公司的 Hypermer KD 剂价格较高。 酯类分散剂,当降低到一定温度时其分散功能失效,致 5.3水解辅助固化成型 使浆料粘度升高从而原位凝固。 Xin Xu等以SiN为 水解辅助固化成型( Hydrolysis Assisted Solidification,主原料,添加Y。O3、ALO3、纳米SC等,采用聚酯、聚 简称HAS)结合了DCC、GC等方法的优点,通过在胺共聚物( Hypermer KDI)作分散剂和引发剂,使固 悬浮液中引入AN粉体,利用AN在热激发条件下能相含量57.5vol.%的良好分散悬浮液在较窄的温度诱导 加速水解从而提高浆料粘度和加速固化的一种成型方法。范围(20℃~5℃)内凝胶化,制得尺寸精确、表面光 反应式为 滑、高强度和密度均匀的坯体,1850℃热压烧结后获得 AN+2H0→A1O(OH)amo+NH3(1)密度98.1%的SN陶瓷。x.Xu等以SiC为主原料 NH,+HO→NHOH (2)添加Y2O3、AL2O3采用 Hypermer KDl作为分散剂,制 中国陶瓷| CHINA CERAMICS|2007(43)第12期|5年 第 期 中 国 陶 瓷 利用一种无毒的天然藻酸钠作为胶凝剂 , 在 固相 体积分数为 , 分散剂 , 胶凝 剂藻酸钠 的条件下制备的浆料粘度小于 剪切速率大于 一 。 成型的坯体结构均匀 、 表面 光滑 , 坯体抗折强度大于 , 在 ℃ 烧结 , 相对密度 , 弯曲强度 。 一 等 采用凝胶注模工艺成型了 一 厚的 。带状薄 片 。 实验用 的 粉 , 加人高岭土 、 和 助烧剂 , 引人有机单体 、 分散剂 、 引发剂和催化剂 等 , 在惰性气体保护下于 ℃流延成具有柔韧性带状薄 片 。 在 ℃ 烧结后相对密度达到 。 凝胶注模成型是一种实用性很强的技术 , 显著优点 在于成型后的坯体均匀性好及成型坯体具有较高的强度 , 可直接进行机加工获得合适的尺寸 , 而且烧成后收缩小 , 适合精准尺寸的成型 。 该工 艺对成型体没有尺寸和厚度 的限制 , 但其干燥条件苛刻 , 致密化过程 中坯体容易 出 现变形或开裂 。 直接凝固注模成型 直接凝固注模成型 , 简称 是 由苏黎世联邦工业学院开发的一种成型方 法 , 是一种生物酶技术 、 胶态化学和陶瓷材料学溶 为一体的成型技术 。 它利用在极性水介质 中 , 陶瓷粉体 表面带有相 当高的同性 电荷 , 浆料悬浮体处于稳定分散 状态 。 通过调节 值或增加粒子强度来改变悬浮粉体 的表面 电荷 , 使颗粒间的 吸引力大于排 斥力 , 颗粒凝聚成型 。 酶在其 中起到重要作用 , 它通过 分子合成及降解反应来改变浆料悬浮体的 值或者离 子强度 。 反应能通过温度及酶浓度来调节 。 等 用该工 艺 制备 陶瓷材料 , 在固相相体 积分数 , 四 乙钱胶凝剂 条件下 , 加人 和 作为烧结助剂 , 干燥收缩小于 · , 坯体 密度 , 明显高于凝胶注模的坯体密度 。 等 【 用该方法成型 陶瓷材料 , 在固相含量 , 二 一 制备了具有低粘度的浆料 , 采用尿素酶 作为催化剂 , 凝聚温度为 ℃ , 小 时后 的强度完全可 以脱模和和进行后处理 。 这种工 艺对成型坯体没有尺寸要求 , 浆料具有极好 的流变性质 , 不需或只需少量 的有机添加剂 , 坯体组织 均匀 , 相对密度高 , 无须脱脂 即能烧结 。 但生物酶添加 剂价格较高 。 水解辅助固化成型 水解辅助固化成型 , 简称 结合了 、 等方法的优点 , 通过在 悬浮液 中引人 粉体 , 利用 在 热激 发条件 下能 加速水解从而提高浆料粘度和加速固化的一种成型方法 。 反应式为 一 。甲 一 一 从上述三 个反应式可知 , 引人 粉体对于促进 固化成型有三个方面的作用 加速热水解 , 浆料中 的水被消耗 , 固相体积分数增高 伴随着 的水 解 , 形成的氨气改变 了 值从 而减小 了 花 电位 , 增 大 了浆料粘度 在 的水解过 程 中 , 生 成的胶 态 起到提高浆料粘度和辅助固化作用 圈 。 湘 等 通过 观察固化后坯体中无定型的氢氧 化铝和 颗粒间的显微结构 , 认为无定型的氢氧化铝 在提高粘度和促进凝固方面起着主要的作用 。 等 〔 研究了 的水解辅助固化成型 , 在固相体积分数 , , 时 , 经 ℃ 的固 化 , 得到结构均匀致密的成型体 。 具有固化过程快速 , 成型坯体具有较高的密度 , 适合于形状复杂的小尺寸制 品的成型 。 但也存在着时间的限制性 、 温度的稳定性及 固化过程的热交换等问题 , 不能适用于所有类型 的陶瓷 制备 。 胶态振动注模成型 胶态振动注模成型 , 简称 是 年由 发明的一种胶 态成型技术 。 它利用外界的作用 振动 完成注模成型 。 其过程为在固相体积分数 以上的陶瓷悬浮体中加人 , 使颗粒之间形成凝聚态 , 然后采用压滤或离心的 方法让悬浮体形成密实的结构 。 在这种状态下 , 固相体 积分数较高 大于 , 然后采用振动的办法 , 使其由 固态转变为流动态 , 注人一定形状的模腔中 , 振动静止 后实现原位固化 。 这种方法便于连续生产复杂形状的 陶瓷部件 , 但成型后的坯体强度较低 , 容易开裂和变形 。 温度诱导絮凝成型 温度诱导絮凝成型 详份 眠 “过 以曲 , 简称 是由瑞典表面化学研究所的 理时 利 用胶体的空间位阻稳定特性发明的一种净尺寸胶态成型技 术 。 该方法首先在有机溶剂中加人一种溶解度随温度变化的 分散剂 , 分散剂的一端吸附于颗粒表面 , 另一端在溶剂中伸 展 , 起到空间稳定分散粉体的作用 。 然后将分散好的高固相 含量的浆料注人模具 , 随着温度的降低 , 分散剂的溶解度逐 渐下降 , 失去了分散能力 , 实现了浆料的原位固化 。 该方法 选用的溶剂要求随温度的降低没有体积收缩和膨胀 , 一般选 用戊醇 。 分散剂可选用英国 公司的 聚 醋类分散剂 , 当降低到一定温度时其分散功能失效 , 致 使浆料粘度升高从而原位凝固 。 等 以 为 主原料 , 添加 、 、 纳米 等 , 采用聚醋 、 聚 胺共聚物 作分散剂和引发剂 , 使 固 相含量 的 良好分散悬浮液在较窄的温度诱导 范 围 ℃ 一 ℃ 内凝胶化 , 制得尺寸精确 、 表 面光 滑 、 高强度和密度均匀的坯 体 , ℃热压烧结后获得 密度 的 陶瓷 。 等 , , 以 为主原料 , 添加 、 采用 少 作为分散剂 , 制 中国陶瓷 的 第 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net