CN109262815A - 一种无机陶瓷材料的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机陶瓷材料的成型方法，具体包括以下步骤：S1、浆料制备：首先，陶瓷粉末加入体积比为40‑45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20‑24h后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9‑10后，得到成型用浆料；S2、挤压成型：首先，将制备好的浆料注入料筒内，将浆料通过喷嘴挤出并沉积在工作台上，然后，工作台按照预先设置的陶瓷材料的成型形状的横截面进行运动，最后，挤出的浆料在温度为零下10℃‑15℃的条件下冷冻成型后，重复上述步骤，得到成型坯体；S3、坯体后处理：首先，将成型的坯体进行低温干燥至含水量为3％‑5％(wt)，最后，坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型。
Description
技术领域
发明涉及陶瓷材料成型技术领域，具体为一种无机陶瓷材料的成型方法。
背景技术
无机陶瓷材料以其耐高温、耐腐蚀、高硬度及良好的化学稳定性等优点，在航天、汽车、机械及生物工程等领域得到广泛的应用，同时随着陶瓷新材料的应用领域的不断拓展，对于陶瓷更方面的性能要求越来越严格，陶瓷材料的成型工艺是陶瓷材料生产过程中重要的环节之一，不同的成型工艺在很大程度上影响着材料的组织结构，决定了产品的性能，应用，传统的成型的方法例如注浆、可塑以及干压技术等在陶瓷材料规模化生产过程中发挥了重要作用，现代科学技术的发展为陶瓷材料成型技术的进步带来了新的活力，离心沉积成型、电泳沉积成型、离心注浆成型、注射成型和胶态成型等新成型技术不断涌现。
但是，传统的成型技术例如干压成型的陶瓷材料表面粗糙，气孔大小不一，进而导致生产的陶瓷材料品质不一，此外，一些新成型技术也存在耗时长、成本高，不利于陶瓷材料的规模化生产，以及现有的利用3D打印技术需要较高的温度将陶瓷材料加热融化，在制造成本较高的同时，成型材料内含有较高的粘结剂，在烧结工艺中会产生较多的有害物质，在进行规模化生产过程中易对环境产生破坏等问题有待解决，为此，提出了一种无机陶瓷材料的成型方法。
发明内容
发明的目的在于提供一种无机陶瓷材料的成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种无机陶瓷材料的成型方法，具体包括以下步骤：
S1、浆料制备：首先，将SiO2与Al2O3按照1:2的比例混合而成的陶瓷粉末加入体积比为40-45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20-24h后，将混合浆料等量均分利用搅拌机进行均匀搅拌混合，混合浆料经均匀混合后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9-10后，得到成型用浆料；
S2、挤压成型：首先，将制备好的浆料注入料筒内，利用挤压电机推动活塞杆进行垂直向下的挤压运动，将浆料通过喷嘴挤出并沉积在工作台上，然后，工作台按照预先设置的陶瓷材料的成型形状的横截面进行运动，最后，挤出的浆料在温度为零下10℃-15℃的条件下冷冻成型后，重复上述步骤，得到成型坯体；
S3、坯体后处理：首先，将成型的陶瓷坯体进行低温干燥至含水量为3％-5％(wt)，最后，经干燥脱水后的坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型。
优选的，所述分散剂为NH4PA和NH4PMA也可以为聚丙烯酸，所述增塑剂为聚丙烯醇，所述粘结剂为丙烯酸类聚合物。
优选的，步骤1中所述的混合浆料在搅拌混合过程中，根据混合浆料的状态，加入适量的消泡剂对混合浆料进行除泡处理。
优选的，步骤3中所述烧结处理条件为将坯体置于温度为1000℃-1500℃的烧结炉内烧结30min以上，得到成型的陶瓷坯体。
与现有技术相比，发明的有益效果是：
1、该无机陶瓷材料的成型方法，采用零下10℃-15℃的低温冷冻环境下，使得浆料沉积成型，再经过干燥、烧结，由于浆料制备过程中无需较多的粘结剂，在后处理工艺工程中不会有较多有害物质的释放，对环境污染小且成本低。
2、该无机陶瓷材料的成型方法，利用水基溶剂体系代替有机溶剂体系，使得浆料粘度低，采用适当的分散剂使得成型坯体的密度有所提高，有利于提高成型陶瓷材料的质量，此外，该挤压成型工艺利用简单的设备，有利于规模化生产。
3、该无机陶瓷材料的成型方法，浆料制备：首先，将SiO2与Al2O3按照1:2的比例混合而成的陶瓷粉末加入体积比为40-45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20-24h后，将混合浆料等量均分利用搅拌机进行均匀搅拌混合，根据混合浆料的状态，加入适量的消泡剂对混合浆料进行除泡处理，混合浆料经均匀混合后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9-10后，得到成型用浆料，有利于后续挤压成型过程中保持表面的光滑，继而在进行后处理过程中保证成品质量。
4、该无机陶瓷材料的成型方法，坯体后处理：首先，将成型的陶瓷坯体进行低温干燥至含水量为3％-5％(wt)，最后，经干燥脱水后的坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型，同时，烧结处理条件为将坯体置于温度为1000℃-1500℃的烧结炉内烧结30min以上，得到成型的陶瓷坯体，水分以较慢的速度进行挥发，保证水分挥发过程中充分进行体积扩散，避免因局部收缩不均匀而导致卷曲变形或开裂，同时保留一定的含水量，避免坯体随着水分蒸发会变得易碎，同时也保证了坯体烧结完全，保证成型质量。
附图说明
图1为一种无机陶瓷材料的成型方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，发明提供一种技术方案：一种无机陶瓷材料的成型方法，具体包括以下步骤：
S1、浆料制备：首先，将SiO2与Al2O3按照1:2的比例混合而成的陶瓷粉末加入体积比为40-45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20-24h后，将混合浆料等量均分利用搅拌机进行均匀搅拌混合，混合浆料经均匀混合后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9-10后，得到成型用浆料；
S2、挤压成型：首先，将制备好的浆料注入料筒内，利用挤压电机推动活塞杆进行垂直向下的挤压运动，将浆料通过喷嘴挤出并沉积在工作台上，然后，工作台按照预先设置的陶瓷材料的成型形状的横截面进行运动，最后，挤出的浆料在温度为零下10℃-15℃的条件下冷冻成型后，重复上述步骤，得到成型坯体；
S3、坯体后处理：首先，将成型的陶瓷坯体进行低温干燥至含水量为3％-5％(wt)，最后，经干燥脱水后的坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型。
所述分散剂为NH4PA和NH4PMA也可以为聚丙烯酸，所述增塑剂为聚丙烯醇，所述粘结剂为丙烯酸类聚合物。
步骤1中所述的混合浆料在搅拌混合过程中，根据混合浆料的状态，加入适量的消泡剂对混合浆料进行除泡处理。
步骤3中所述烧结处理条件为将坯体置于温度为1000℃-1500℃的烧结炉内烧结30min以上，得到成型的陶瓷坯体。
工作原理：该无机陶瓷材料的成型方法，采用零下10℃-15℃的低温冷冻环境下，使得浆料沉积成型，再经过干燥、烧结，由于浆料制备过程中无需较多的粘结剂，在后处理工艺工程中不会有较多有害物质的释放，对环境污染小且成本低。该无机陶瓷材料的成型方法，利用水基溶剂体系代替有机溶剂体系，使得浆料粘度低，采用适当的分散剂使得成型坯体的密度有所提高，有利于提高成型陶瓷材料的质量，此外，该挤压成型工艺利用简单的设备，有利于规模化生产。该无机陶瓷材料的成型方法，浆料制备：首先，将SiO2与Al2O3按照1:2的比例混合而成的陶瓷粉末加入体积比为40-45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20-24h后，将混合浆料等量均分利用搅拌机进行均匀搅拌混合，根据混合浆料的状态，加入适量的消泡剂对混合浆料进行除泡处理，混合浆料经均匀混合后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9-10后，得到成型用浆料，有利于后续挤压成型过程中保持表面的光滑，继而在进行后处理过程中保证成品质量。该无机陶瓷材料的成型方法，坯体后处理：首先，将成型的陶瓷坯体进行低温干燥至含水量为3％-5％(wt)，最后，经干燥脱水后的坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型，同时，烧结处理条件为将坯体置于温度为1000℃-1500℃的烧结炉内烧结30min以上，得到成型的陶瓷坯体，水分以较慢的速度进行挥发，保证水分挥发过程中充分进行体积扩散，避免因局部收缩不均匀而导致卷曲变形或开裂，同时保留一定的含水量，避免坯体随着水分蒸发会变得易碎，同时也保证了坯体烧结完全，保证成型质量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种无机陶瓷材料的成型方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、浆料制备：首先，将SiO2与Al2O3按照1:2的比例混合而成的陶瓷粉末加入体积比为40-45％的去离子水于研磨容器内，然后，同时往研磨容器内加入事先混合好的分散剂、增塑剂和粘结剂，利用球磨机研磨20-24h后，将混合浆料等量均分利用搅拌机进行均匀搅拌混合，混合浆料经均匀混合后，最后，利用HCl、NaOH调节混合浆料的PH值至9-10后，得到成型用浆料；
S2、挤压成型：首先，将制备好的浆料注入料筒内，利用挤压电机推动活塞杆进行垂直向下的挤压运动，将浆料通过喷嘴挤出并沉积在工作台上，然后，工作台按照预先设置的陶瓷材料的成型形状的横截面进行运动，最后，挤出的浆料在温度为零下10℃-15℃的条件下冷冻成型后，重复上述步骤，得到成型坯体；
S3、坯体后处理：首先，将成型的陶瓷坯体进行低温干燥至含水量为3％-5％(wt)，最后，经干燥脱水后的坯体经烧结后即完成陶瓷坯体的成型。
2.如权利要求1所述的一种无机陶瓷材料的成型方法，其特征在于：步骤1中所述分散剂为NH4PA和NH4PMA也可以为聚丙烯酸，所述增塑剂为聚丙烯醇，所述粘结剂为丙烯酸类聚合物。
3.如权利要求1所述的一种无机陶瓷材料的成型方法，其特征在于：步骤1中所述的混合浆料在搅拌混合过程中，根据混合浆料的状态，加入适量的消泡剂对混合浆料进行除泡处理。
4.如权利要求1所述的一种无机陶瓷材料的成型方法，其特征在于：步骤3中所述烧结处理条件为将坯体置于温度为1000℃-1500℃的烧结炉内烧结30min以上，得到成型的陶瓷坯体。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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