陶瓷的制备新技术

—直接原位凝固成型

来源：中国陶瓷    发布时间：2013-7-23
 

  据《国内外陶瓷信息》报道:目前精密结构陶瓷的可靠性低,制造成本高,阻碍了其工业化应用。其根本原因是制备技术落后,特别是异形复杂部件的成型工艺。为此,目前研究发展了陶瓷直接原位凝固成型技术,具有如下特点:
(1)净尺寸成型,可成型任何复杂形状的部件;
(2)成型坯体内部均匀,缺陷少,保证烧结后材料的高可靠性;
(3)成型坯体具有较高强度,可对坯体进行各种机加工,从而使烧结后陶瓷机加工减至最小或为零。

  因此,该技术可达到提高材料性能,降低制造成本的目的。

  陶瓷直接原位凝固技术是在高浓度陶瓷浓悬浮体(大于50vol%)内加入少量有机单体,通过引发剂,催化剂和温度控制,使注入模具后的流态悬浮体直接凝固成固态坯体。凝固时间在几秒至几十分钟内。根据需要固化坯体可进行各种机加工,加工后坯体可快速干燥和进行有机物排除。然后烧结成致密均匀的陶瓷部件。例如,使用国产廉价的高纯工业Al₂0₃粉体,可方便地制备形状复杂的各类工业陶瓷部件。

  另外一种我们正在发展的直接原位凝固成型技术,其工艺过程是在陶瓷浓悬浮体(固相体积分数大于50%)内加入微量生物活性酶和相应的底物。悬浮体充模后,通过温度改变引发酶催化底物的化学反应从而改变悬浮体pH值至等电点(IEP)或增加盐离子浓度使流态悬浮体原位凝固成固态坯体,然后脱模直接干燥(不需脱脂)烧结成致密的陶瓷部件。例如:Al₂0₃和SIC陶瓷悬浮体内加0.5~lwt%的尿素和尿酶即可实现固化过程。

  以上两种直接原位凝固成型技术适应Al₂0₃、Zr0₂、Si₃N₄、SIC等陶瓷的精密制造。且成型用模具材料选择范围广,如塑料、金属、橡胶、玻璃等非孔性材料均可。因此造价低。