凝胶注模成型制备SiAlON-SiC材料料浆的流变特性

以Al粉、Si粉、SiO2 微粉和粗细两种粒度的SiC为原料 ,利用凝胶注模成型技术制备了SiAlON与SiC的质量比为 1∶3的SiAlON -SiC材料 ,研究了其料浆的 pH值、固相体积分数以及分散剂加入量、环境温度等因素对料浆流变特性的影响。结果表明 :当原料料浆的球磨时间在 80min左右 ,pH值为 8.5 ,固相体积分数为 54 % ,分散剂加入量为 0 .6 % (质量分数)时 ,该料浆的流变特性最佳     

碳化硅陶瓷水基浆料的流变性研究

主要研究了分散剂、pH、颗粒级配等因素对SiC水基浆料流变性能的影响,并分析了其原因。结果表明,各分散剂对SiC浆料粘度影响效果的大小顺序依次为:四甲基氢氧化铵(TMAH)>六偏磷酸钠(SHMP)>聚乙二醇(PEG)。TMAH、SHMP、PEG三种分散剂的最佳用量分别为0.8wt.%、0.6wt.%、1.0wt.%,最佳pH为13,最佳颗粒级配(F220/F1200,下同)为1.5,当固相体积分数超过50%后SiC浆料的粘度急剧增加。通过优化工艺参数,制备出了流动性较好,固相体积分数为50%、粘度为500mPa.s的SiC陶瓷浆料。     

颗粒级配和分散剂对ZrO2浆料流变性能的影响

为了制备高固含量、低黏度的ZrO2悬浮料浆,采用平均粒径分别为21.77、11.40和1.96μm的ZrO2粉体为原料,研究了平均粒径为21.77、11.40和1.96μm的ZrO2粉体的配比(质量比分别为8 1 1、7 1 2、6 2 2、5 2 3、4 2 4、3 3 4)、分散剂(六偏磷酸钠(SHMP)、聚乙二醇600(PEG600)、聚丙烯酰胺(PAM))和固含量(质量分数分别为70%、75%、80%、85%、90%、95%)对ZrO2料浆流变性能的影响。结果表明:当平均粒径分别为21.77、11.40和1.96μm的ZrO2粉体的质量比为5 2 3时,其混合粉料的堆积接近Lisa理论模型,料浆黏度最低;与六偏磷酸钠(SHMP)和聚乙二醇600(PEG600)相比,阴离子型聚电解质的聚丙烯酰胺的分散效果最佳;随着固含量的增加,料浆的黏度逐渐增大,最佳固含量为90%(w)。     

高固含量氧化锆水系料浆的制备

选用经1450℃保温4h预烧处理的氧化钇稳定氧化锆粉为原料,以丙烯酰胺为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,由稀盐酸和氢氧化钠溶液调节pH,制成高固含量的氧化锆水系料浆。研究分散剂种类(聚丙烯酸铵、六偏磷酸钠、聚乙烯醇或柠檬酸铵)、聚丙烯酸铵的添加量(质量分数,0.5%~2.5%)、pH(0.5~13)和球磨时间(分别为0.5、1、1.5、2h)对料浆沉降高度、Zeta电位和黏度的影响。结果表明:添加0.55%(w)的聚丙烯酸铵分散剂,在pH=12时,球磨1h后获得了固相体积分数高达54%,黏度为344mPa·s的稳定的氧化锆水系料浆。     

氧化锆喷雾造粒料浆的制备

为了制备出流动性和稳定性好的喷雾造粒料浆,研究了分散剂三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵和PEG2000对氧化锆喷雾造粒料浆流变特性的影响,认为聚丙烯酸铵对于氧化锆料浆具有较好的分散效果。在此基础上采用正交试验设计,以料浆的平均黏度和沉降度为评价指标,对料浆固含量、结合剂PVA和分散剂聚丙烯酸铵加入比例进行了优选,选用料浆固含量(w)为85%、结合剂PVA加入量(w)为8%、分散剂聚丙烯酸铵加入量(w)为0.5%,制备了综合性能较好的氧化锆料浆,利用此料浆获得了较好的喷雾造粒效果。     

氮化硅泡沫陶瓷浆料性能的研究

系统地研究了料浆pH值、分散剂及固相含量等因素对陶瓷料浆电势和流变性的影响,制备出了有良好稳定性和流动性的氮化硅料浆。研究表明,静电空间位阻稳定机制是陶瓷料浆稳定性的根本原因。料浆pH值、分散剂和固相含量等因素对陶瓷料浆的分散稳定性及流变性均有一定的影响。料浆的pH值为10-11、分散剂PAA-NH4用量为1 wt.%以及固相含量为50 wt.%时,可获得具有良好性能的氮化硅料浆浓悬浮体。     

ZrO_2陶瓷坯体的凝胶注模工艺研究

为了能以凝胶注模成型技术制备出成品率较高且性能优良的ZrO_2发热元件,有必要研究凝胶注模工艺对ZrO_2陶瓷坯体性能的影响。因此,以d50=3. 221μm的Y_2O_3稳定ZrO_2粉(YSZ粉)为原料制备ZrO_2料浆,研究引发剂APS用量(体积分数分别是0. 5%、0. 7%和0. 9%)、催化剂TEMED用量(体积分数分别是0. 3%、0. 5%、0. 7%和0. 9%)和固化温度(分别是30、40、50和60℃)对料浆固化时间的影响,料浆固含量(体积分数分别为50%、51%、52%、53%和54%)对坯体干燥收缩率、体积密度和抗弯强度的影响,以及脱泡时间(分别为5、10、15和20 min)对坯体体积密度的影响,并从实际情况出发选择适宜的凝胶注模工艺。结果表明:随着料浆固含量的增大,坯体的干燥收缩率减小,体积密度增大,但抗弯强度却逐渐降低;通过控制引发剂APS用量为0. 7%(φ)、催化剂TEMED用量为0. 5%(φ)、固化温度为50℃、脱泡时间为15 min等工艺因素,在料浆固含量为54%(φ)时可以制备出体积密度为4. 01 g·cm-3、常温耐压强度为29. 2 MPa的氧化锆坯体。     

工艺参数对凝胶注模成型ZrO_2料浆性能的影响

以亚微米级ZrO2粉体为原料,采用丙烯酰胺(AM)/N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)凝胶体系,通过凝胶注模成型工艺制备低粘度、高固相含量的ZrO2料浆。探讨了分散剂用量、料浆pH值、固相含量及研磨时间等工艺参数对ZrO2料浆性能的影响。用Zeta电位仪、粘度计和流变仪分别对料浆的Zeta电位、粘度值和流变学特性曲线进行测定。结果表明,A型分散剂(聚丙烯酸盐)用量为ZrO2体积的2%~2.5%时,对超细ZrO2粉体分散效果最佳,其料浆pH值以10~11为宜,研磨时间控制在12~15h,料浆固相体积分数可达50%~54%。     

聚乙二醇400在氮化硅凝胶注模悬浮液中的应用

聚乙二醇400(polyethylene glycol 400,PEG400)作为润湿剂用于制备高浓度氮化硅悬浮液,以简单的工艺,在降低料浆黏度的同时提高其固相含量.为表征润湿剂对高固相含量下氮化硅悬浮液的润湿特性,测试了其黏度及在润湿剂作用下的润湿性和吸附特性.结果表明:当悬浮液固相含量高达60%(体积分数)时,在PEG400作用下其黏度可以显著降低.基于悬浮液中颗粒堆积形式,建立了等径密堆双球模型,阐释了PEG400作用机理.     

Al2O3料浆流变性能的研究

研究了pH值、分散剂柠檬酸铵添加量、固相含量对Al2O3料浆流变性能的影响.结果表明:当pH为9-10时,当分散剂柠檬酸铵添加量为2wt%时,所制备的Al2O3料浆粘度最低,该料浆流动性能最佳.同时,料浆粘度会随料浆固相含量增加而增加.     

氧化锆粉体提纯及料浆悬浮体制备

采用预烧、离子交换等工艺,去除了ZrO2粉体中所含的大部分杂质离子,在pH值10～11范围内,采用A型分散剂,制备了固相体积分数54vol%、粘度为1.096Pa·S的料浆悬浮体,并制得了符合要求的ZrO2陶瓷材料.     

ZrO_2基陶瓷注凝成型料浆流变性的研究

陶瓷料浆流变性能是注凝成型工艺的关键,料浆流变性要求高固含量,低粘度。实验通过在ZrO2表面包覆A l2O3,形成ZrO2-A l2O3复相陶瓷料浆。根据静电位阻稳定理论,通过调节pH值和分散剂的加入量,可得到满足成型要求的高固含量,低粘度的料浆。结果表明,在pH值为10左右,分散剂加入量为粉料质量的3%时,料浆固相体积分数可以达到40%。同时表明了A l2O3对ZrO2颗粒表面有改性作用,提高了悬浮体的稳定性。     

8%Y2O3-ZrO2水基料浆的流变性质研究

详细研究了固含量、球磨时间、分散剂用量和pH值对8％摩尔分数Y2O3稳定ZrO2水基料浆流变性质的影响。结果表明：料浆均表现出剪切变稀行为，且为假塑性流体。确定了最佳实验参数，当pH=10，分散剂用量为2％体积分数，球磨24h的ZrO2水基料浆，稳定性好，适合于成型薄片ZrO2固体电解质材料，并最终制备出体积分数为56％，适合浇注的ZrO2陶瓷料浆。     

颗粒级配法制备高固相含量低黏度氧化铝料浆

以平均粒径分别为0.97 μm(CQ)和2.18 μm(HNXY)的2种Al2O3粉体为原料采用级配混合的方法,分别添加离子型分散剂柠檬酸铵或高聚物型分散剂聚丙烯酸,制备了适合胶态成型的高固相含量、低黏度的料浆.讨论了胶态成型中粒度分布,以及分散剂的种类和各自不同的用量对悬浮体流变学特性的影响.当粉体CQ和HNXY的级配质量比为1:2时,其混合粉体粒度分布最接近于Dinger模型理论分布,此时可以得到黏度最低的料浆,当固相含量为65%(体积分数)时,料浆的黏度仍然在1 Pa·s以下;与分散剂柠檬酸铵相比,在相同的周相含量和级配比例下,采用聚丙烯酸的科浆流动性更好.     

水基SiC料浆的分散稳定机制及喷雾造粒

以去离子水为液体介质,引入有机添加剂,配制水基SiC悬浮料浆,研究了水基料浆的分散稳定机制及其喷雾造粒行为,分析了有机添加剂和固相含量对料浆流变性能、造粒粉粒径分布及成型性能的影响机制.结果表明:当料浆pH≥10时,水基碳化硅料浆的分散性和稳定性较好,料浆具有剪切稀化的非Newton体特性:当加入0.2%(质量分数,下同)四甲基氢氧化铵、2.0%聚乙烯醇和1.0%聚乙二醇时,料浆黏度较小:固相含量为50%水基料浆喷雾造粒后,造粒粉的流动性、填充性能及成型性能明显提高,但球状造粒粉需要在一定成型压力下才能完全破碎.     

注凝成型工艺对熔融石英陶瓷生坯的制备研究

采用了水基注凝成型工艺制备熔融石英陶瓷生坯,凝胶体系为甲基丙烯酸羟基乙酯/三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,研究制备高固相、低粘度、流动性好的料浆,研究生坯成型的影响因素如:p H值、固相含量、分散剂等。实验结果表明:当制备的料浆固相含量为60%,pH=4,分散剂为1.5wt%时,可获得高固相含量、良好流动性、低粘度、稳定分散的陶瓷料浆,这是是注凝成型生坯的最关键性步骤。     

纳米ITO水性浆料分散性能的影响因素研究

以ITO粉体为原料,通过球磨分散法研制ITO水性浆料;研究不同分散剂(PEG、PVP、曲通X-100)的用量、ITO粉体用量、球磨分散时间、pH值对纳米ITO浆料稳定性能的影响,采用沉降实验的方法来对浆料的稳定性进行表征与分析,研究结果表明,在pH=8.0,分散剂为PVP,分散剂用量为ITO粉体质量分数的10%,球磨分散时间为15 h,ITO浆料稳定性最好。     

以聚硅氧烷乳液/聚丙烯酸铵为复合分散剂制备高性能氮化硅料浆

以聚硅氧烷乳液(S-17)/聚丙烯酸铵[poly(acrylic acid)ammonium,PAA-NH4]为复合分散剂制备了高浓度且稳定的Si3N4凝胶注模料浆,用电泳仪分析了料浆中颗粒表面zeta电位,用转子黏度计测量了料浆的黏度,用沉降法表征了Si3N4粉体的分散稳定性,用黏度法获得颗粒对聚硅氧烷分子的吸附等温线.研究了PAA-NH4分散剂和聚硅氧烷表面活性剂对高固相含量、低黏度料浆的稳定性影响机制.结果表明:单独使用PAA-NH4不能达到较好的稳定效果,采用聚硅氧烷乳液/PAA-NH4复合分散剂,聚硅氧烷乳液用量为0.4%(质量分数,下同),PAA-NH4为0.8%时,可制备固相体积含量为50%,黏度低于1.0 Pa·s,稳定性较高的料浆.该料浆适于凝胶注模操作.根据静电作用原理,结合颗粒对聚硅氧烷分子的吸附特性,提出通过降低液相表面张力来降低料浆黏度及提高稳定性,探讨了高固相含量料浆分散的理论机理.     

部分稳定氧化锆陶瓷的凝胶注模成型工艺

用流变学的方法研究了不同条件,如:固相含量、分散剂加入量、烧结助剂、增塑剂等对碱性部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ)悬浮体的流变性的影响.结果表明:分散剂含量对悬浮液的流变性能有明显影响,当PSZ固相体积含量为55%时,分散剂加入量(占固相含量的质量分数)应为0.4%.当固相体积含量为50%～56%时,氧化锆碱性料浆呈现剪切变稀行为,具有较低的黏度(在剪切速率为10 s-1时,低于50mPa·s).氧化锆陶瓷碱性料浆(pH>7)在低的剪切速率(<100s-1)时,表现为剪切变稀.凝胶注模法生产的PSZ陶瓷坯体的内部结构是均匀的.     

纳米TiO2料浆分散性的研究

在分析纳米TiO2粉体团聚现象成因的基础上,研究了HN分散剂对料浆分散性的影响。通过料浆沉降体积、黏度、电位、比表面积等表征了料浆性能的变化;同时研究了稀土离子、PH值、超声处理工艺等对料浆分散性的影响。结果表明,加入HN分散剂后,料浆分散性有很大提高,且不同固相含量的料浆使用的HN分散剂有一最佳值,其中30%质量分数的料浆中分散剂最佳量为0.25%;加入分散剂后,料浆黏度减小,电位提高,比表面积增大;稀土离子(CeO2,Ce(NO3)3)的加入、超声的使用也能提高料浆的分散性,料浆分散性的最佳PH值范围为碱性。