陶瓷凝膠注模成型技術(編輯修改稿)
2025-05-27 13:59 本頁面
【文章內容簡介】 電勢的數值會有顯著的影響，隨著電解質濃度的增加， ? 電勢的數值降低。 圖 4 電解質對 ζ電勢的影響 ? ζ電勢隨著溶劑化層中離子的濃度而改變 ， 少量外加電解質對 ?電勢的數值會有顯著的影響 ， 隨著電解質濃度的增加 ， ?電勢的數值降低 。 圖 10繪出了 ζ電位隨外加電解質濃度的增加而變化的情形 。 在圖中 δ為固體表面所束縛的溶劑化層的厚度 。 d為沒有外加電解質時擴散雙電層的厚度 ，其大小與電解質的濃度 、 價數及溫度均有關系 。隨著外加電解質濃度的增加有更多與固體表面離子符號相反的離子進入溶劑化層 ， 同時雙電層的厚度變薄 （ 從 d變成 d/、 d//、 … ） 。 ζ電勢下降（ 從 ζ變成 ζ’ 、 ζ”、 … ） 。 當雙電層被壓縮到與溶劑化層疊合時 ， ζ電勢降以零為極限 。 ζ=4πζd/ε ζ表面電荷密度 d擴散層厚度 ε分散介質的介電常數 ? 溶膠是熱力學上不穩(wěn)定體系 ， 粒子間有相互聚結而降低其表面能的趨勢 ， 即具有具結不穩(wěn)定性 。 離子要聚集在一起 ， 必須克服一定的勢壘 ， 這是穩(wěn)定的溶膠中離子不相互聚結的原因 ， 在這種情況下盡管布朗運動使粒子相碰 ， 但當粒子靠近到雙電層重疊時隨即發(fā)生排斥作用又使其離開 ， 就不會引聚結 。 陶瓷粉體助燒劑 有機單體交聯(lián)劑 分散劑 溶 劑 高固相低粘度漿料 引發(fā)劑 催化劑 澆鑄 澆鑄 加熱 凝固 脫模劑 干燥劑 燒結 去除有機物 （ 1）配制單體預混液 ? 標準 Gelcasting工藝的凝膠體系為水溶性丙烯酰胺凝膠體系 ,該體系以甲基丙烯酰胺 (MAM)為單體 ,采用 N,N二甲基二丙烯酰胺 (MBAM)為交聯(lián)劑 。 這 2種單體按一定配比溶入適量的去離子水中 ,配制成預混液 (一般預混液中的單體質量濃度為15%,AM∶ MBAM=24∶ 1)。 （ 2）制備陶瓷漿體 ? 將陶瓷粉末和適量的分散劑加入預混液中 ,調制成一種高固相含量的陶瓷懸浮液。決定陶瓷漿體質量的關鍵因素有兩方面 :一是陶瓷粉末的固相含量 。二是漿體流動性。固相含量直接決定成型坯體的密度 ,高固相含量還可以減少坯體在干燥過程中的收縮和翹曲 ,提高燒成密度 ,因此要盡可能提高固相含量。但固相含量過高會影響漿料的流動性和可澆注性 ,因此需采用合適的分散劑及分散技術調節(jié)漿料的流動性。 Gelcasting工藝中體積分數應達到 50%以上。研究發(fā)現 ,陰離子型聚電解質是 Al2O3凝膠注模成型的理想分散劑。 表 4 固含量對漿料流動性的影響 * 固含量（ % ） 流動性 33 很好 50 較好 55 較好 60 一般 65 一般 *注 :固含量為體積百分比 球磨過程中粉料的添加順序對漿料粘度的影響 ? 在凝膠注模成型中，采用球磨機進行分散，以獲得高均勻的懸浮體時，球磨時間必須適中，但混料時間太短，粘度較大。這是由于 Al2O3粉與單體、交聯(lián)劑尚分散不均勻，影響漿料的流動性。球磨時間太長，漿料溫度升高，部分單體會發(fā)生交聯(lián)反應，懸浮體粘度變大， 球磨過程中粉料的添加順序對漿料粘度的影響 ? 加料機制也是一個須注意的方面，實驗證明，如將粉料一次性加入球磨罐中進行球磨，粉料過多而不能充分與單體混合，粘度較高；而采用分次加料的方法，可以使粉料充分的混合均勻，經過多次的實驗，當所需球磨的粉料較多時，采用 1/21/41/81/8這樣的加料機制，而當粉料較少時，采用 1/21/41/4這樣的加料機制。 球磨過程中粉料的添加順序對漿料粘度的影響 ? 另外還有一點對球磨中漿料的流動性有較大的影響，即球磨速度，本實驗采用的是分次加料的機制 . ? 控制球磨機轉速 （ 3）注漿及凝膠反應 ? 在漿體中加入適量的引發(fā)劑和催化劑 ,攪拌均勻后真空除去內部氣體 ,注漿入模 ,模具內的漿料在引發(fā)劑或熱作用下發(fā)生凝膠反應而固化成型 。 ～ 1h后脫模得到陶瓷坯體 。 ? 一般用質量分數為 5%的過硫酸胺 (APS)水溶液作為引發(fā)劑 ,N,N,N,N四甲基乙酰胺 (TEMED)為催化劑 。 模具的材質可以是聚合物 、 臘 、 金屬或者玻璃 ,可根據需要設計為任意理想形狀 。 表 3催化劑四甲基乙二胺對凝膠時間的影響 實驗 丙烯酰胺 /g N ,N ’ 亞甲基雙丙烯酰胺 /g 催化劑 時間 Ⅰ 16
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