CN107283610A - 一种陶瓷体、制备方法和陶瓷坯体的干燥方法 - Google Patents

一种陶瓷体、制备方法和陶瓷坯体的干燥方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种陶瓷体、制备方法和陶瓷坯体的干燥方法，解决陶瓷坯体干燥过程中发生变形、开裂的问题。陶瓷坯体的干燥方法包含以下步骤：将底部吸水材料放置于干燥箱腔体底部；将坯体放置于底部吸水材料上；在坯体上放置顶部吸水材料；在顶部吸水材料上施加均匀压力；将坯体进行密封干燥。本申请还公开一种陶瓷体制备方法，包含以下步骤：将陶瓷粉进行注凝成型形成陶瓷坯体；使用所述干燥方法进行干燥；加热去除有机物；高温烧结。本申请还公开一种陶瓷体，使用所述制备方法制成。本申请的方法和产品大幅度降低坯体含水量，降低坯体干燥过程中的水分梯度从而降低应力和应变，避免陶瓷坯体开裂，抑制陶瓷坯体变形，工艺简单，成本低廉。

Description

一种陶瓷体、制备方法和陶瓷坯体的干燥方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料制备领域，尤其涉及一种陶瓷体的制备方法及其坯体的干燥方法。
背景技术
注凝成型是一种十分重要的陶瓷成型方法，其应用极为广泛，凡是形状复杂、不规则、薄壁、大体积且尺寸要求不严的陶瓷器物均可以采用注凝成型技术。
注凝成型是将传统的陶瓷工艺和聚合物化学有机结合，将高分子单体聚合法灵活运用到陶瓷成型工艺中去，通过制备低粘度、高固相含量的陶瓷浆料来实现净尺寸、高强度、高密度的陶瓷坯体的成型，该工艺的基本原理是在低粘度高固相含量的陶瓷浆料中加入有机单体，在催化剂和引发剂的作用下，使浆料中的有机单体交联成三维网状结构，从而使陶瓷浆料原位固化成型，然后再进行脱模、干燥、除去有机物、烧结等工艺，即可得到所需的陶瓷零件。
注凝成型的坯体固化后需要进一步干燥方能达到所需要的强度，但由于注凝成型的坯体中存在一定的密度差，上方密度较高，下面密度较低，在坯体干燥脱水快速收缩时会导致陶瓷坯体翘曲甚至开裂，尤其对于大型的陶瓷零件，干燥过程更加重要。
发明内容
有鉴于此，为解决陶瓷坯体在干燥过程中发生变形、开裂的问题，本申请实施例提供了一种陶瓷体、制备方法和陶瓷坯体的干燥方法。
本申请实施例采用下述技术方案：
一种陶瓷坯体的干燥方法，用于注凝成型制备的陶瓷坯体，包含以下步骤：将底部吸水材料放置于干燥箱腔体底部；将所述坯体放置于所述底部吸水材料上；在所述坯体上放置顶部吸水材料；在所述顶部吸水材料上施加均匀压力；将所述坯体进行密封干燥。
进一步地，所述陶瓷坯体的干燥方法，还包括以下步骤，将所述底部吸水材料、顶部吸水材料和压力去除，将坯体进行非密封干燥。
优选地，所述压力为0.1～1kg/cm2。
优选地，所述底部吸水材料和顶部吸水材料多层叠放。
优选地，所述底部吸水材料和顶部吸水材料材质相同、厚度相同。
本申请还提出一种陶瓷体的制备方法，包含以下步骤：将陶瓷粉进行注凝成型，形成陶瓷坯体；使用所述陶瓷坯体的干燥方法对所述陶瓷坯体进行干燥；高温加热去除所述陶瓷坯体中的有机物；高温烧结。
优选地，加热温度为550～650℃，保温时间为4h；烧结温度为1550～1650℃，保温时间为2h。
本申请还提出一种陶瓷体，所述陶瓷体使用本申请文件任意一项实施例所述陶瓷体的制备方法制成。
进一步地，所述陶瓷体为氧化铝。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
(1)采用吸水材料将陶瓷坯体中含有的大量水分快速吸走，大幅度降低了坯体中的含水量，降低了坯体干燥过程中的水分梯度，使陶瓷坯体在干燥过程中内部应力降低，从而避免了陶瓷坯体的变形和开裂；
(2)采用密封干燥降低水分挥发速率，进一步降低了坯体干燥过程中的水分梯度，降低坯体中应力和应变的发生，避免了干燥脱水快速收缩时导致的陶瓷坯体的变形和开裂；
(3)施加压力可以抑制陶瓷坯体的变形。
(4)工艺简单，成本低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
在附图中：
图1是注凝成型制备陶瓷坯体的方法实施例流程图；
图2是一种陶瓷坯体的干燥方法实施例流程图；
图3是另一种陶瓷坯体的干燥方法实施例流程图；
图4是陶瓷坯体、底部吸水材料和顶部吸水材料放置位置示意图。
图5是一种陶瓷体制备方法实施例流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1是注凝成型制备陶瓷坯体的方法实施例流程图。
以颗粒直径为0.8μm，比表面积为8.32m2/g的α-氧化铝陶瓷粉为原料，以乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)和3-二氨基二丙胺为凝胶剂和触发剂，树脂和硬化剂的量固定在1：0.23，以聚丙烯酸铵为分散剂，蒸馏水为溶剂。
步骤101：将凝胶剂溶于加有分散剂的蒸馏水中形成水溶液，然后再加入氧化铝粉，制备得到混合溶液。其中凝胶剂含量固定在25％，分散剂浓度为0.1～0.5％。
步骤102：将所述混合溶液用氧化铝球在球磨机上以50转/分钟的速度，球磨24小时形成陶瓷浆料。
步骤103：在所述陶瓷浆料中加入触发剂，并真空抽气1～10分钟后将所述陶瓷浆料注入模具中。
在70℃条件下，使所述陶瓷浆料中的有机单体交联，形成三维网络结构。
步骤104：所述陶瓷浆料凝胶固化后脱模，陶瓷坯体制备完成。
图2是一种陶瓷坯体的干燥方法实施例流程图。
所述干燥方法用于注凝成型制备的陶瓷坯体。
步骤201：将底部吸水材料放置于干燥箱腔体底部。
所述底部吸水材料吸水性良好，可采用如废旧报纸等吸水材料。
优选地，所述底部吸收材料多层叠放，以使其具有优良的吸水性。
步骤202：将所述坯体放置于所述底部吸水材料上。
进一步地，所述陶瓷为氧化铝。
步骤203：在所述坯体上放置顶部吸水材料。
所述顶部吸水材料吸水性良好，可采用如废旧报纸等吸水材料。
优选地，所述顶部吸收材料多层叠放，以使其具有优良的吸水性。
优选地，所述底部吸水材料和顶部吸水材料材质相同、厚度相同。
步骤204：在所述顶部吸水材料上施加均匀压力。
施加压力可以抑制所述坯体的变形。
压力的施加方式可以是在所述顶部吸水材料上放一物体，压力的大小与所述坯体的面积有关，优选0.1～1kg/cm2。
步骤205：将所述坯体进行密封干燥。
优选地，所述密封干燥的温度为60～80℃，时间为48～72h。本申请文件中“h”表示小时。
图3是另一种陶瓷坯体的干燥方法实施例流程图。
所述干燥方法用于注凝成型制备的陶瓷坯体。
步骤301：将底部吸水材料放置于干燥箱腔体底部。
所述底部吸水材料吸水性良好，可采用如废旧报纸等吸水材料。
优选地，所述底部吸收材料多层叠放，以使其具有优良的吸水性。
步骤302：将所述坯体放置于所述底部吸水材料上。
进一步地，所述陶瓷为氧化铝。
步骤303：在所述坯体上放置顶部吸水材料。
所述顶部吸水材料吸水性良好，可采用如废旧报纸等吸水材料。
优选地，所述顶部吸收材料多层叠放，以使其具有优良的吸水性。
优选地，底部吸水材料和顶部吸水材料材质相同、厚度相同。
步骤304：在所述顶部吸水材料上施加均匀压力。
施加压力可以抑制所述坯体的变形。
压力的施加方式可以是在所述顶部吸水材料上放一物体，压力的大小与所述坯体的面积有关，优选0.1～1kg/cm2。
步骤305：将所述坯体进行密封干燥。
优选地，所述密封干燥的温度为60～80℃，时间为48～72h。
步骤306：将所述底部吸水材料、顶部吸水材料和压力去除，将坯体进行非密封干燥。
优选地，所述非密封干燥的温度为60～80℃，时间为24～48h。
图4是陶瓷坯体、底部吸水材料和顶部吸水材料放置位置示意图。
所述底部吸水材料403放置在所述干燥箱401腔体402的底部，所述坯体404放置于所述底部吸水材料403上，在所述坯体404上放置顶部吸水材料405，在所述顶部吸水材料405上施加均匀的压力。所述压力和所述坯体404的面积有关，优选0.1～1kg/cm2，压力的施加方式可以是在顶部吸水材料405上放一物体。然后，将所述坯体进行密封干燥，进一步地，将所述底部吸水材料403、顶部吸水材料405和压力去除，将坯体进行非密封干燥。
所述底部吸水材料403和顶部吸水材料405吸水性良好，可采用如废旧报纸等吸水材料。
优选地，所述底部吸水材料403和顶部吸水材料405多层叠放，以使其具有优良的吸水性。
优选地，所述底部吸水材料403和顶部吸水材料405材质相同、厚度相同。
图5是一种陶瓷体制备方法实施例流程图。
步骤501：将陶瓷粉进行注凝成型，形成陶瓷坯体。
所述注凝成型的步骤例如图1所示和步骤101～104所述。
进一步地，所述陶瓷粉为氧化铝粉。
步骤502：使用本申请文件任意一项实施例所述陶瓷坯体的干燥方法对所述陶瓷坯体进行干燥。
步骤503：高温加热去除所述陶瓷坯体中的有机物，加热温度为550～650℃，保温时间为4h。
高温加热去除所述陶瓷坯体在注凝成型过程中的有机物，从室温升至550～650℃，优选地，升温速率为1℃/分。
步骤504：高温烧结，烧结温度为1550～1650℃，保温时间为2h。
高温烧结陶瓷坯体，在高温加热温度的基础上，即550～650℃，升温至1550～1650℃，优选地，升温速率为5℃/分。
一种陶瓷体，使用本申请文件任意一项实施例所述陶瓷体制备方法制成。
进一步地，所述陶瓷体为氧化铝。
需要说明的是本申请文件中的温度值、时间值中，没有给出工作范围的，相对容差取±1～5％。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷坯体的干燥方法，用于注凝成型制备的陶瓷坯体，其特征在于，包含以下步骤：
将底部吸水材料放置于干燥箱腔体底部；
将所述坯体放置于所述底部吸水材料上；
在所述坯体上放置顶部吸水材料；
在所述顶部吸水材料上施加均匀压力；
将所述坯体进行密封干燥。
2.根据权利要求1所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，还包括以下步骤，将所述底部吸水材料、顶部吸水材料和压力去除，将所述坯体进行非密封干燥。
3.根据权利要求2所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，所述非密封干燥的温度为60～80℃，时间为24～48h。
4.根据权利要求1或2所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，所述密封干燥的温度为60～80℃，时间为48～72h。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，所述压力为0.1～1kg/cm2。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，所述底部吸水材料和顶部吸水材料多层叠放。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的陶瓷坯体的干燥方法，其特征在于，所述底部吸水材料和顶部吸水材料材质相同、厚度相同。
8.一种陶瓷体的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
将陶瓷粉进行注凝成型，形成陶瓷坯体；
使用权利要求1～7任意一项所述的干燥方法对所述陶瓷坯体进行干燥；
高温加热去除所述陶瓷坯体中的有机物；
高温烧结。
9.一种陶瓷体，其特征在于，使用权利要求8所述方法制成。
10.根据权利要求9所述的陶瓷体，其特征在于，所述陶瓷体为氧化铝。
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