專利名稱：一種利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法，屬于通過各種膠態(tài)成型工藝制備不同用途的陶瓷材料及零部件的技術(shù)領(lǐng)域。
由陶瓷膠態(tài)成型工藝制備陶瓷部件是目前成型陶瓷的主要方法。制備陶瓷濃懸浮體是所有膠態(tài)成型工藝的關(guān)鍵技術(shù)，比如直接凝固注模成型工藝要求懸浮體的固相含量大于50vol％。懸浮體的固相含量越高，成型坯體的密度和均勻程度越高。它不僅可以降低燒結(jié)溫度，而且可控制成型坯體的各種缺陷。通過陶瓷濃懸浮體失穩(wěn)形成坯體有兩種途徑，一種是把懸浮體的pH值調(diào)節(jié)至等電點，從而形成陶瓷坯體；另一種方法是在濃懸浮體中通過增加懸浮體的離子強度，使懸浮體固化成型。后一種方法是本發(fā)明涉及的范疇，這種方法在陶瓷坯體中會產(chǎn)生大量的裂紋。
通常在直接凝固注模成型工藝中，增加離子強度失穩(wěn)陶瓷濃懸浮體是一種主要的成型方法，人們?yōu)榱双@得均勻無缺陷的陶瓷坯體，一般選用高純?nèi)ルx子水作為懸浮介質(zhì)，并且在懸浮體開始失穩(wěn)之后迅速將失穩(wěn)開始的懸浮體注入模具。但是，這種方法導(dǎo)致固化后坯體中含有大量的、垂直的、層狀的裂紋。然而通過下述方法可以避免該裂紋的產(chǎn)生，獲得完好無裂紋的陶瓷坯體本發(fā)明的目的是提出的利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法，通過控制澆注之前懸浮體中的離子濃度，以克服懸浮體失穩(wěn)過程中的脫水收縮，避免在固化的坯體中產(chǎn)生裂紋，從而提高陶瓷材料的成型坯體質(zhì)量和可靠性。這里所提及懸浮體中的離子濃度是指在制備懸浮體時加入的離子強度。
本發(fā)明提出的利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法，包括以下各步驟(1)在去離子水中加入0.01mol/l～1mol/l的電解質(zhì)，同時在該溶液中加入0.2～5mol/l的底物，然后攪拌均勻，使其徹底溶解。
(2)配制陶瓷濃懸浮體將陶瓷粉料逐漸加入上述水溶液中，體積比為陶瓷∶(水+陶瓷)=40～80∶100。
(3)將上述陶瓷濃懸浮體放入球磨罐中，球磨20-60小時。
(4)將球磨后的陶瓷濃懸浮體的溫度保持在0-40℃下真空除泡。
(5)在陶瓷濃懸浮體中加入與上述第一步的底物相對應(yīng)的生物酶，加入量為每千克陶瓷粉體中加入1～600毫克生物酶，然后直接澆注即得無裂紋陶瓷坯體。
使用本發(fā)明的方法制備陶瓷坯體，由于在配制陶瓷濃懸浮體時直接加入0.01mol/l～1mol/l的電解質(zhì)，使懸浮體的凝膠強度增加，從而能夠抵抗?jié)鈶腋◇w失穩(wěn)過程中所產(chǎn)生的脫水收縮，避免由此所產(chǎn)生的裂紋，獲得完好無裂紋的陶瓷坯體。
下面介紹
具體實施例方式實施例1
α-Al2O3為市售高純(＞99.99％)原料，顆粒的體積矩平均直徑為0.5μm，形狀均勻。制備57vol.％的陶瓷濃懸浮體，配制懸浮液時在去離子水中加入1.2mol/l的尿素作為底物，再加入0.4mol/l的碳酸銨電解質(zhì)徹底溶解。球磨24小時后，對懸浮體進行真空除泡，然后將漿料冷卻至5度，再將尿酶加入至冷卻的漿料中。尿酶的加入量為1公斤的氧化鋁中加入20毫克的尿酶。然后直接澆注，可以得到無裂紋完好的陶瓷坯體。
實施例2SiC和為市售商業(yè)粉體，平均顆粒尺寸0.7μm，制備62vo1.％陶瓷濃懸浮體。配制懸浮液時在去離子水中加入0.5mo/l的內(nèi)酯作為底物，再加入0.08mol/l的氯化銨電解質(zhì)徹底溶解。經(jīng)過球磨24小時后的懸浮體首先真空除泡，將漿料溫度保持在室溫，再將內(nèi)酯酶加入至漿料中，尿酶的加入量為1公斤的氧化鋁中加入100毫克的內(nèi)酯酶。然后直接澆注，可得到無裂紋完好的陶瓷坯體。
實施例3Si3N4為市售商業(yè)粉體，顆粒體積矩平均直徑為0.6μm。配制懸浮液時在去離子水中加入一定量的甲酰胺作為底物，再加入0.3mol/l的氯化鈉電解質(zhì)徹底溶解。制備64vol.％的陶瓷懸浮體。漿料經(jīng)過48小時的球磨之后，在室溫下加入尿酶，尿酶的加入量為1公斤的氧化鋁中加入60毫克的尿酶。然后直接澆注，可以得到無缺陷的陶瓷坯體。
實施例4ZrO2為市售商業(yè)粉體，平均顆粒尺寸0.2μm，制備52vol.％陶瓷濃懸浮體。配制懸浮液時在去離子水中加入6mol/l的葡萄糖作為底物，再加入0.6mol/l的硝酸銨電解質(zhì)徹底溶解。經(jīng)過球磨24小時后的懸浮體首先真空除泡，將漿料溫度保持在10度，再將氧化葡萄糖酶加入至漿料中。氧化葡萄糖酶的加入量為1公斤的氧化鋁中加入500毫克的尿酶。然后直接澆注，可得到無裂紋完好的陶瓷坯體。
權(quán)利要求
1.一種利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下各步驟(1)在去離子水中加入0.01mol/l～1mol/l的電解質(zhì)，同時在該溶液中加入0.2～5mol/l的底物，然后攪拌均勻，使其徹底溶解；(2)配制陶瓷濃懸浮體將陶瓷粉料逐漸加入上述水溶液中，體積比為陶瓷(水+陶瓷)=40～80∶100；(3)將上述陶瓷濃懸浮體放入球磨罐中，球磨20-60小時；(4)將球磨后的陶瓷濃懸浮體的溫度保持在0-40℃下真空除泡；(5)在陶瓷濃懸浮體中加入與上述第一步的底物相對應(yīng)的生物酶，加入量為每千克陶瓷粉體中加入1～600毫克生物酶，然后直接澆注即得無裂紋陶瓷坯體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電解質(zhì)的無裂紋陶瓷坯體的制備方法,首先在去離子水中加入電解質(zhì),同時加入底物,溶解,將陶瓷粉料逐漸加入上述水溶液中,將上述陶瓷濃懸浮體放入球磨罐中球磨,然后真空除泡,在陶瓷濃懸浮體中加入與上述底物相對應(yīng)的生物酶,最后直接澆注即得無裂紋陶瓷坯體。使用本發(fā)明的方法制備陶瓷坯體,能夠抵抗?jié)鈶腋◇w失穩(wěn)過程中所產(chǎn)生的脫水收縮,避免由此所產(chǎn)生的裂紋,獲得完好無裂紋的陶瓷坯體。
文檔編號C04B35/622GK1304908SQ0013683
公開日2001年7月25日 申請日期2000年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者楊金龍, 黃勇, 馬利國 申請人:清華大學(xué)