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在工程陶瓷众多成型方法中,注凝成型技术是一种有效且实用的成型工艺。它可以制备高密度、坯体均匀、缺陷少且形状复杂的陶瓷素坯。注凝成型技术的关键之处是制备高固含量、低粘度、流动性好的陶瓷浆料。所以,如何控制悬浮分散体系的稳定性显得非常重要。
本文以氧化铝粉料为原料,通过对水基氧化铝体系浆料流变性能的测定,讨论了分散剂的质量分数、pH值及固含量与悬浮液的变化关系。实验结果发现,浆料的稳定性随分散剂添加量的增加而提高,当加入1.5wt%的PAA,控制浆料的固含量为50vol%,pH值为9时,可以制备低粘度、分散稳定的陶瓷浆料。
研究结果显示,固含量对浆料的流变性有着显著的影响,固含量越高,浆料的粘度越大。同时氧化铝粉料粒径对浆料的流变性的影响也较大,实验中考察了三种粉料D50为1.73μm、0.95μm.和0.64μm,粉料粒径越小,浆料的稳定性越好。实验中,选择D50为0.64μm作为实验原料。
实验中选用明胶作为胶凝剂。研究发现,明胶溶液的粘度受添加量和pH值的影响较大,在碱性范围内,明胶溶液的粘度变化不是很大,但在酸性范围内pH(2-7),粘度随pH的减小而急剧增大。
在对PAA单种分散剂研究的基础上,研究了正辛醇/PAA的复合对浆料流变性的影响,结果表明,当正辛醇/PAA的比例为2:1时,它对浆料稳定性的改善优于单一分散剂PAA。
研究结果还显示,温度对Al2O3-H2O-PAA浆料体系的影响较大,本实验考察了25℃、40℃和60℃,结果发现当温度从25℃增加到40℃时,粘度减小;但随着温度进一步上升,粘度又回升。从成型工艺来讲,40℃时浆料的稳定性最好,是最佳的注模温度。
实验制备了稳定的氧化铝陶瓷浆料,并用于注凝成型,结果表明,素坯的质量受到固含量和消泡剂的影响,坯体在经过1700℃烧结,保温3小时后,烧结收缩在15%-16%,优于干压成型所得的试样,最终所得试样的密度为3.8g·cm-3左右。