这是一种新的近净尺寸成型的方法。它的基本原理是向陶瓷悬浮体中加入有机单体,利用催化剂和引发剂的作用使单体聚合与交联,构成三维网络,令陶瓷悬浮体原位凝固。有机单体除聚合胶凝外,还充当陶瓷粉体的载体,分别完成填模与成型固化过程。制成的坯体强 度大,可以机械加工。此法已用于制造氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆及赛隆等类部件。 凝胶注模用的浆科由陶瓷粉体、有机单体、分散剂、催化剂、引发剂及渗剂组成。若溶剂为水则组成水溶液凝胶注模系统(aqueous gel casting AGC),它适用于大多数高性能陶瓷的成型;若溶剂为有机物则组成非水溶液凝胶模系统(nonaqueous gel casting NGC),它主要适用于会与水发生化学反应的系统的成型。凝胶注模成型的流程如图所示。此法系由美国橡树岭国家实验室提出。在1985年先开发非水溶液(有机基)系统,接着在1988年开发出水溶液(水基)系统。该二系统相比较,水溶性系统的优点是:它和传统的陶瓷生产过程更为接近;干燥过程更易进行;可降低凝胶前驱体的粘度,避免排除有机溶剂对环境的污染。 文献上报导,非水溶液的预混合料由20%体积的单体、1%体积的引发剂、79%体积的有机溶剂配成;水溶液的预混合料含水82%-95%及丙烯酸胺单体5%-18%;A12O3注模浆料中固相含量高达55%-60体积%,在Si3N4浆料中固相含量为45-57%体积。常用的有机单体有亚甲双丙烯酸胺MEMA、乙二醇异丁烯酸盐MEMA、三羟甲基丙烷三酸盐TMPTA等。常用的引发剂有过硫酸盐,如(NH4)2S208、K2S208,及过氧化二苯甲酸BPO等;催化剂常用甲基乙二胺(TEMED);分散剂常用Darvan C、TritonX—100等。由于丙烯酸有毒性,对人体不利,可用琼脂糖作其代用品。 凝胶注模用的模具可由金属、玻璃、塑料或蜡制成。注模成型后,为了防止坯体变形和开裂,要求提高湿度(相对湿度为85%左右)室温条件下缓慢干燥。此外,干燥后由于空气中的氧阻碍坯体表层单体聚合引起表层皮开裂,清华大学研究人员采用化学方法向陶瓷浆料中加入:,非离子水溶性高分子化合物即可防止表面起皮现象。 我国一些研究单位及陶瓷工厂在90年代中期开始 应用水溶液凝胶注模法成功制备了形状杂的Al203、 SiC、Si3N4陶瓷零件,并将此工艺用于大规格异型耐火制品的成型,说明此项成型技术有广阔的应用前景。信息来源:佛山陶瓷
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