CN103406973B

CN103406973B - 一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺

Info

Publication number: CN103406973B
Application number: CN201310316584.9A
Authority: CN
Inventors: 李国栋; 霍凌霞; 刘靖忠; 彭俊
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103406973A

Abstract

本发明公开了一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺，该工艺是先将聚合单体、交联剂加入到醇水混合溶剂中预混成混合液，再将陶瓷粉体或粉末冶金粉体通过分散剂分散在所得混合液中，配制成陶瓷或粉末冶金料浆；将所得的陶瓷或粉末冶金料浆注入模具中，待凝固后脱模，得到湿坯体；所得的湿坯体进行缓慢升温干燥，得到干坯体；干坯体经过排胶，烧结，得到多孔或致密的陶瓷或粉末冶金材料；该工艺通过对醇水混合溶剂的醇水比控制制备湿坯体再结合特殊的方法干燥后，得到收缩变形小，尺寸精确的干坯体，可通过常规方法排胶和烧结，能适应不同固含量的陶瓷或粉末冶金粉体浆料来制备多孔或致密材料，制得的多孔或致密材料，具有颗粒分布均匀，抗弯、抗压强度高，可重复性好，成本低等优点，便于工业化生产。

Description

一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺

技术领域

本发明涉及一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺；属于陶瓷和粉末冶金制造领域。

背景技术

凝胶注模成型工艺是20世纪90年代美国橡树岭国家实验室发明的一种新型湿法陶瓷成型工艺，是采用由高分子网络产生situ聚合作用，使陶瓷颗粒聚结在一起而成型的一种制作方法，通过在高固体粉末含量的悬浮液中使用可聚合有机单体（水性的），加入引发剂和催化剂，使浆料在浇注后不久就聚合凝固，由于这种特殊的成型机制系统仅仅包含少量的联结剂，料浆的固体含量高，坯件的强度大，可以机械加工和抛光。能够制备形状复杂、微观组织结构和成分均匀、强度高、尺寸精度高的工件和成本低等优点。已成功制备出Al₂O₃、Si₃N₄和Sialon等多种陶瓷，后又被粉末冶金研究者应用到粉末冶金领域。凝胶注模成型工艺所用较成熟的凝胶体系主要是水基凝胶体系，最具代表性的是丙烯酰胺类和丙烯酸类，所用的单体有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸以及甲氧基聚异丁烯酸醇酯等。水基凝胶注模成型工艺的弱点，主要表现为干燥与烧结时收缩量大且不均匀，制品形状保持性差，易于开裂，特别是浆体固体含量较低时，或制备多孔陶瓷时，这种现象非常明显。主要原因是水溶剂的表面张力大，干燥时坯体在毛细管力的作用下出现严重的不均匀收缩。因此，也有人研究醇基陶瓷材料的凝胶注模成型，如徐鲲濠、孙阳等人以叔丁醇为溶剂采用凝胶注模成型工艺成功制备出了氧化铝多孔陶瓷；然而，醇类挥发过快，多孔陶瓷的孔隙率低，且孔隙大小和分布不易控制，大大限制了醇基溶剂的广泛使用。

发明内容

本发明针对现有技术中水基凝胶注模成型工艺，在干燥与烧结时收缩量大且不均匀，制品形状保持性差，易于开裂，浆体固含量低时特别明显，而醇基陶瓷材料的凝胶注模成型制备的多孔陶瓷的孔隙率低，且孔隙大小和分布不易控制等缺陷，目的是在于提供一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺，该工艺通过对醇水混合溶剂的醇水比的控制制备湿坯体再结合特殊的方法干燥得到收缩变形小，尺寸精确的干坯体，再结合常规方法排胶和烧结，能适应不同固含量的陶瓷或粉末冶金粉体浆料来制备多孔或致密材料，制得的多孔或致密材料，颗粒分布均匀，孔隙分布均匀且尺寸大小一致。

本发明提供了一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺，所述的工艺是先将聚合单体、交联剂加入到醇水混合溶剂中预混成混合液，再将陶瓷粉体或粉末冶金粉体通过分散剂分散在所得混合液中，配制成固含量为10～65vol.%的陶瓷或粉末冶金料浆；将所得的陶瓷或粉末冶金料浆注入模具中，待凝固后脱模，得到湿坯体；所得的湿坯体进行缓慢升温干燥，得到干坯体；干坯体放入烧结炉中，先升温排胶，再进一步升温至烧结温度进行烧结，得到多孔或致密的陶瓷或粉末冶金材料；

所述的醇水混合溶液中短链醇与水按体积比在5～94:95～6之间调控；其中，当醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在74～94:26～6之间时，所得湿坯体直接进行缓慢升温干燥，当醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在5～73:95～27之间时，所的湿坯体先进行醇水置换后再进行缓慢升温干燥；

所述的缓慢升温干燥是以0.1～0.5℃/min的速率从5～50℃升温到110～125℃的温度范围内，进行鼓风干燥。

所述的醇水置换是将湿坯体浸入无水短链醇中置换8～14h。

所述的短链醇包括乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、甲醇中一种或几种。

所述的鼓风干燥时间为4～14h。

所述的升温排胶是从室温升温到350～650℃后，保温排胶时间为1～5h。

所述的凝固时间为5～60min。

所述的烧结温度根据不同的材料选择其常规的烧结温度。

所述的陶瓷粉体可以是氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物以及含这些化合物的天然矿物、工业产品，或工业废渣等无机非金属粉状材料；如Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、MgO、CaO、ZrSiO₄、SiC、ZrC、AlN、Si₃N₄、BN、TiN、MoSi₂、HfSi₂、HfB₂、ZrB₂、锂辉石、锂霞石、堇青石、粉煤灰、炉渣、焙烧页岩、长石、粘土、蒙脱土等；以及有这些物质构成的复合粉体（包括多相和复相陶瓷粉体）构成，如氧化钇稳定或部分稳定的氧化锆陶瓷粉体、磷酸铁锂粉体、各类压电陶瓷粉体、超导粉体；各类玻璃粉体，如Na₂O-CaO-SiO₂等硅酸玻璃体系、磷酸盐玻璃体系、硼酸盐玻璃体系等；玻璃陶瓷也即微晶玻璃等。

所述的粉末冶金粉体可以是指各类金属粉末、金属与非金属复合或混合的粉末；如铁粉、铝粉、铜粉、金粉、银粉、钛粉、铁合金粉、铝合金粉、铜合金粉、镁合金粉、钴粉、铬粉、钨粉、钼粉；铁镍合金粉、铁铝合金粉、钛铝等各类金属间化合物；各类钢铁粉、不锈钢粉、碳化钨-钴等各类硬质合金粉体、磁性粉体、软磁金属复合粉体、不锈钢/ZrO₂复合粉、Ni/ZrO₂复合粉及各类金属陶瓷粉体等。

所述的陶瓷或粉末冶金料浆配制方法是按比例在醇水混合液中加入陶瓷或粉末冶金粉体、有机聚合单体、交联剂和分散剂后通过机械混合均匀，得到相应固含量的陶瓷或粉末冶金浆料；其中，有机聚合单体和交联剂及其用量都为凝胶注模成型工艺中常用的试剂种类和常规用量。

本发明提供的醇水混合溶剂料浆凝胶注模无机粉体材料成型工艺，具体步骤如下：

步骤（1）：将短链醇与水按体积比为5～94:95～6的范围内，配制醇水混合溶剂，加入聚合单体（如：丙烯酰胺、甲基丙烯酸铵等）、交联剂（如N,N′-亚甲基双丙烯酰胺等），形成预混合液，在所形成的混合液中加入陶瓷或粉末冶金粉体和少量分散剂（如聚丙烯酸胺等，按常规比例加入）通过机械充分混合，得到固体体积含量在10～65%的陶瓷或粉末冶金料浆；所用的短链醇为乙醇，丙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、甲醇中一种或几种；

步骤（2）：在步骤（1）所得的陶瓷料浆中加入少量引发剂（如过硫酸铵等）与催化剂（如四甲基乙二胺等），搅拌均匀后，注入模具中静置5～60min，脱模，得到具有一定强度的湿坯体；

步骤（3）：当步骤（1）中醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在74～94:26～6之间时，将步骤（2）所得的湿坯体直接置于烘干炉中，以0.1～0.5℃/min的升温速率从5～50℃升温到110～125℃的温度范围内，进行鼓风干燥4～14h；当步骤（1）中醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在5～73:95～27之间时，将步骤（2）所得的湿坯体经醇水置换8～14h后置于烘干炉中，再以0.1～0.5℃/min的升温速率从5～50℃升温到110～125℃的温度范围内，进行鼓风干燥4～14h，得到干坯体；

步骤（4）：步骤（3）的干坯体进行加工和修整，放入烧结炉中，缓慢升温到350～600℃，保温排胶时间为1～5h，再进一步升温至烧结温度下烧结，获得多孔或致密陶瓷材料。

本发明的有益效果：本发明首次采用了醇水混合溶液作为料浆凝胶注模成型的溶剂结合特殊的干燥方法，使陶瓷或粉末冶金粉体浆料在低固含量到高固含量（10～65vol%）范围内都能制成不易收缩变形、尺寸精确的干坯体，通过常规排胶和烧结，能制备出颗粒分布均匀，孔隙分布均匀且尺寸大小一致的多孔或致密的陶瓷或粉末冶金材料。本发明采用醇水混合溶液作为料浆凝胶注模成型的溶剂，表现出了醇基或者水基料浆凝胶注模成型所没有优势，醇水混合溶剂和原料混合物的相溶性比较好，能使陶瓷粉体颗粒、催化剂和引发剂均匀分散，混合溶剂中有机单体在悬浮的陶瓷粉体周围，聚合为三维贯通网络状结构的高聚物并相互缠绕，与陶瓷或粉末冶金粉体分布均匀并且形成具有一定强度的湿坯体；研究表明：当醇水混合溶剂中水含量高于95%时，脱除溶剂时坯体收缩大，使产品形状保持性差，且易于开裂，得不到完好的干坯体，特别是浆料固含量较低时，开裂和收缩现象最为明显；当醇含量高于94%时，聚合单体很容易产生爆聚，形成高分子凝胶团，所得坯体强度大大降低，达不到烧结成型的要求；并且在此基础上本发明采用了对湿坯体进行特殊的脱除溶剂的方法，当湿坯体中醇含量比较高时，采用缓慢升温的方式进行干燥脱除溶剂，当湿坯体中醇含量比较低时，先进行醇水置换后，再进行升温干燥脱除溶剂，由于醇含量适当时，会适当地降低表面张力，醇水混合溶剂的最大挥发温度区间，比纯水或醇的最大挥发温度区间要大，通过调节比例可将挥发性调节到最佳状态，一方面保证了制备的干坯体收缩性性小、无开裂现象，保持了坯体的形态，另一方面使干坯体具有一定的强度，有利于进一步烧结成型；通过醇水置换干燥后，颗粒间隙中的介质为更小表面张力的醇，湿坯体干燥过程中因毛细管力产生的不均匀收缩应力小，从而实现所得干坯体均匀收缩，显著降低了收缩变形和开裂现象，可实现干坯体和烧结体的尺寸精确控制；特别是浆料的固体含量高时，醇水混合溶剂可有效阻止浆体中粉体团聚，尤其是二次团聚，使坯体中的粉体原料均匀性增高；本发明的料浆凝胶注模成型方法采用醇水混合溶剂并结合本发明干燥湿坯体的方法，在浆料固含量在10～65vol%的范围内都能制备出收缩变形极小且收缩均匀，粉体原材料分布均匀，具有一定强度能满足烧结要求的干坯体，当固含量较低时（10～40vol%），主要制备出多孔陶瓷或粉末冶金材料，具有三维贯通孔结构，低体积密度、高比表面积、颗粒和微孔分布均匀、孔隙尺寸均一、烧成收缩变形小和力学性能良好等优异特性，这种工艺不需加发泡剂等添加剂，只要降低浆体的固体含量就可制备的孔隙连通多孔陶瓷或粉末冶金制品；固含量较高时（不低于45vol.%）制备的致密陶瓷或粉末冶金材料，具有致密度高、力学性能好、粉体颗粒分布均匀、显微结构佳、孔隙细小均匀、坯体收缩均匀和尺寸精确等优异特性；本发明方法实现了精确控制陶瓷或粉末冶金材料的尺寸、材料密度及孔隙率和抗弯强度等性能，可操作范围广；且工艺可重复性好，成本低，可以工业化生产。

附图说明

【图1】是本发明的工艺流程示意图。

【图2】为实施案例1陶瓷材料的SEM图。

【图3】为实施案例2陶瓷材料的SEM图。

【图4】为实施案例3陶瓷材料的SEM图。

【图5】为实施案例4陶瓷材料的SEM图。

【图6】为实施案例5陶瓷材料的SEM图。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明而不是限制本发明。

本发明提供了一种以醇水混合溶剂进行凝胶注模成型制备多孔或致密材料的制备方法，工艺流程图如图1所示：包括配料、混合、注模成型、置换干燥、排胶和烧结等工序。

下面结合实施案例及附图对本发明进行说明。

实施案例1

(1)配制100g乙醇-水体积比为94:6的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将99氧化铝陶瓷粉（0.3～1.5μm）75g（按固含量为15%）和0.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(3)将球磨后的混合液排除气泡，并加入引发剂过硫酸铵与催化剂四甲基乙二胺，搅拌均匀后，注入模具中静置20～40min，得到具有一定强度的湿坯体。

(4)湿坯体定型后取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.2℃/升温速度升到120℃，共约6～8h，获得干燥的陶瓷坯体。

(5)最后，将干坯体在高温箱式电炉中缓慢升温到600℃，保温1h，排胶结束，再升温至1500℃烧结保温2h，随炉冷却，获得氧化铝多孔陶瓷材料。

(6)使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构如图2所示，烧结体具有完整的三维贯通孔结构，孔隙丰富，孔径分布均匀且尺寸相对较大，外观完整，无宏观裂纹。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，其气孔率为84.76%，体积密度为0.57g/cm³，抗弯强度为1.44Mpa。

实施案例2

配制100g乙二醇-水体积比为6:4的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。其他与实施方案1基本一致。只是湿坯体在无水乙醇中置换干燥12h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.2℃/升温速度升到120℃，共约约6～8h，获得干燥的陶瓷坯体。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构如图3所示，与实施方案1中的烧结体相比，其孔隙丰富程度略有下降，孔径分布均匀性，尺寸均一，但孔径较实施案例1小。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，其气孔率为80.34%，体积密度为0.78g/cm³，抗弯强度为9.88Mpa。

实施案例3

配制100g丙三醇-水体积比为4:6的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。其他与实施方案2一致。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构如图4所示，与实施方案1中的烧结体相比，其孔隙丰富程度下降，孔径分布均匀性，尺寸均一，但孔径较实施案例2小。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，其气孔率为57.97%，体积密度为1.67g/cm³，抗弯强度为20.55Mpa。

由实施案例1～3可以看出：随着醇含量的减少，气孔率降低，体积密度升高，抗弯强度大大提高。

实施案例4

配制100g乙醇-叔丁醇-水体积比为2:2:6的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。其他与实施方案2一致。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构与图4接近，与实施方案3中的烧结体相比，孔分布更均匀，孔径尺寸更均一，强度更高。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，其气孔率为59.31%，体积密度为1.61g/cm³，抗弯强度为28.12Mpa。

实施案例5

(1)取100g丙醇-水体积比为6:4的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将氧化铝粉（过200目）75g陶瓷粉体（固含量为15%）和0.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(3)将球磨后的混合液排除气泡，并加入引发剂过硫酸铵与催化剂四甲基乙二胺，搅拌均匀后，注入模具中静置20min，得到具有一定强度的湿坯体。

(4)湿坯体在无水乙醇中置换干燥12h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.1℃/升温速度升到120℃，共约约12h，获得干燥的陶瓷坯体。

(5)最后，将干坯体在高温箱式电炉中缓慢升温到600℃，保温排胶1h，再升温至1600℃烧结保温2h，随炉冷却，获得氧化铝多孔陶瓷材料。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构如图5所示，与实施方案2中的烧结体相比，其孔隙丰富程度略有下降，孔径尺寸较小。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，其气孔率为76.91%，体积密度为0.92g/cm³，抗弯强度为13.08Mpa，随着烧结温度升高，气孔率略有降低，体积密度升高，抗弯强度提高。

实施案例6

(1)取100g甲醇-水体积比为4:6的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将氧化铝粉（过100目）300g陶瓷粉体（固含量为45%）和0.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(4)湿坯体在无水甲醇中置换干燥8h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.2℃/升温速度升到120℃，共约约6～8h，获得干燥的陶瓷坯体。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构如图6所示，烧结体孔隙率低，孔径尺寸较小且均匀。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，体积密度为3.18g/cm³，抗弯强度为196Mpa，随着烧结温度固含量升高，体积密度明显升高，抗弯强度也大大提高。

实施案例7

(1)取100g乙醇-水体积比为4:6的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将氧化铝粉（过100目）300g陶瓷粉体（固含量为58%）和0.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(4)湿坯体在无水乙醇中置换干燥12h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.2℃/升温速度升到120℃，共约约6～8h，获得干燥的陶瓷坯体。

使用本实施案例制备的氧化铝多孔陶瓷的SEM显微结构与图6相似，烧结体孔隙率更低低，孔径很少，且尺寸非常小且均匀。

对本实施方案所制备的氧化铝多孔陶瓷进行性能测试，体积密度为3.97g/cm³，抗弯强度为312Mpa，随着烧结温度固含量升高，体积密度明显升高，抗弯强度也大大提高。

实施案例8

(1)取100g乙醇-乙二醇-水体积比为60:14:26的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将WC-8Co亚微米硬质合金复合粉300g（固含量为56%）和1.6wt%聚丙烯酸胺、聚乙二醇复合分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式硬质合金球磨机上球磨混合6h，球磨机转速200r/min。

(4)湿坯体在无水甲醇中置换干燥8h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.2℃/升温速度升到120℃，共约约6～8h，获得干燥的硬质合金坯体。

(5)最后，将干坯体在高温真空电炉中缓慢升温到600℃，保温排胶1h，再升温至1380℃真空烧结2h，随炉冷却，获得硬质合金刀具材料。

使用本实施案例制备的硬质合金刀具材料烧结体孔隙率低（小于0.15%），孔径尺寸较小且均匀，抗弯强度为2278Mpa，HRA92.5。

实施案例9

(1)取100g丙醇-叔丁醇-水体积比为5:1:4的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将316不锈钢粉末（过100目）75g（固含量为20%）和1.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(4)湿坯体在无水丙醇中置换干燥12h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.5℃/升温速度升到120℃，共约约3h，获得干燥的陶瓷坯体。

(5)最后，将干坯体在高温真空炉中缓慢升温到600℃，保温排胶1h，再升温至1290℃烧结保温2h，随炉冷却，获得不锈钢多孔材料。

使用本实施案例制备的不锈钢多孔材料孔隙丰富，孔径尺寸较小，其气孔率为70.2%，抗弯强度为10.8Mpa，随着烧结温度升高，气孔率略有降低，体积密度升高，抗弯强度提高。

实施案例10

(1)取100g乙醇-叔丁醇-水体积比为6:1:3的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将316不锈钢粉末（过100目）300g（固含量为58vol%）和0.5wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(4)湿坯体在无水乙醇中置换干燥10h，脱去坯体中大部分水分，定型取出，放入干燥室中升温，同时鼓入热风干燥，从50℃开始以0.5℃/升温速度升到120℃，共约约3h，获得干燥的陶瓷坯体。

(5)最后，将干坯体在高温真空炉中缓慢升温到600℃，保温排胶1h，再升温至1345℃真空烧结2h，随炉冷却，获得致密不锈钢材料。烧结体的密度为7.87g.cm^-3，抗拉强度为766MPa。

实施案例11

(1)取100g丙醇-水体积比为5:95的混合溶剂，与15g丙烯酰胺单体、0.3gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺粘结剂制成预混合液。

(2)将青铜粉末（过100目）300g（固含量为20%）和1.6wt%聚丙烯酸胺分散剂加入到预混合液中，同时用氨水调节体系pH至10，在行星式球磨机上球磨6h，球磨机转速200r/min。

(5)最后，将干坯体在真空炉中缓慢升温到550℃，保温排胶1h，氢气气氛下，升温至860℃烧结保温2h，随炉冷却，获得青铜多孔材料。

使用本实施案例制备的不锈钢多孔材料孔隙丰富，孔径尺寸较小，其气孔率为65.6%，抗弯强度为21.3Mpa，随着烧结温度升高，气孔率略有降低，体积密度升高，抗弯强度提高。

Claims

1.一种醇水基料浆凝胶注模制备多孔或致密材料的成型工艺，其特征在于，先将聚合单体、交联剂加入到醇水混合溶剂中预混成混合液，再将陶瓷粉体或粉末冶金粉体通过分散剂分散在所得混合液中，配制成固含量为10～65vol.％的陶瓷或粉末冶金料浆；将所得的陶瓷或粉末冶金料浆注入模具中，待凝固后脱模，得到湿坯体；所得的湿坯体进行缓慢升温干燥，得到干坯体；干坯体放入烧结炉中，先升温排胶，再进一步升温至烧结温度进行烧结，得到多孔或致密的陶瓷或粉末冶金材料；

所述的醇水混合溶剂中短链醇与水按体积比在5～94:95～6之间调控；其中，当醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在74～94:26～6之间时，所得湿坯体直接进行缓慢升温干燥，当醇水混合溶剂中短链醇与水体积比在5～73:95～27之间时，所述的湿坯体先进行醇水置换后再进行缓慢升温干燥；

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的醇水置换是将湿坯体浸入无水短链醇中置换8～14h。

3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述的短链醇包括乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、叔丁醇、甲醇中一种或几种。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的鼓风干燥时间为4～14h。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的升温排胶是从室温升温到350～650℃后，保温排胶时间为1～5h。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的凝固时间为5～60min。