一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及常压粉浆浇注陶瓷制备领域。
【背景技术】
[0002]目前常用的陶瓷为氧化物陶瓷，现有技术中制备陶瓷靶材的方法主要有等静压成型、热压成型、粉浆浇注成型和爆炸压实成型。等静压成型技术的优点是受压均匀、保型性优良，缺点是靶材受设备限制、制备大尺寸靶材困难。热压成型虽然密度高，但靶材晶粒均一性差，只能用于低端市场。爆炸压实成型具有危险性，目前还在试验阶段。粉浆浇注成型是一种传统的陶瓷成型方法，可以制备复杂的结构件，模具成本低，工业化生产容易实现，可制备大尺寸的靶材，日本就是采用该方法，其关键技术在于在无压力下如何提高靶材的
Fth也/又。
[0003]目前通用的粉浆浇注工艺，为保证浆体流动性，其含水量高，或者为了易于浇注，常常采用压力浇注。如现有技术(CN101910087A、CN103221572A)将氧化铟和氧化锡、聚羧酸分散剂、丙烯酸乳液类粘合剂及去离子水调成粉浆，然后在一定的压力下注入石膏模具，保压制得坯体，烧结后可得到大于理论密度99%的ITO靶材，再高温气氛烧结(1600°C，通氧气烧结)形成的黑灰色陶瓷半导体。这种方式的缺陷在于，需要在一定的压力下注入模具。
【发明内容】
[0004]为了解决上述在常压下，陶瓷浇注坯体密度小的问题，本发明提供了一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，将陶瓷粉体、减水剂、分散剂、增强树脂和水分按一定量的配比加入球磨机，所述减水剂、分散剂、增强树脂、水分分别为陶瓷粉体质量的0.5%-4%、0.8%-4.0%、
0.8%-6%、10-20%，球磨分散均匀得高浓度浆料，出浆，使浆体黏度小于200厘泊；
第二步:浇注，将第一步所得的浆料常压浇注入产品模具，得到烧注胚体；
第三步:胚体干燥，将第二步所得的浇注坯体常温干燥2-4小时，脱模后40-70°C烘干24-48h，坯体干透；
第四步:烧结，将第三步的干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度和烧结时间根据原料调整，烧结产品温度范围在1150-1680°C，烧结时间在8-98小时之间。
[0005]作为上述方案的优选方案之一，所用减水剂为聚羧酸铵减水剂，优选使用量为陶瓷粉体质量的0.8%-2.0% ;更优选为1.2-1.8% ;最优选为1.5%O
[0006]作为上述方案的优选方案之一，所用分散剂为聚丙烯酸铵，优选使用量为陶瓷粉体质量的1.0-3.0%，更优选为1.5%-2.5% ;最优选为2.0%。
[0007]作为上述方案的优选方案之一，所用增强树脂为聚乙烯醇、或阿拉伯胶、或羧甲基纤维素、或聚丙烯酰胺、或聚乙烯吡咯烷酮，优选使用量为陶瓷粉体质量的1.5%-4.0% ;更优选为2.0-3.2% ;最优选为2.5%ο
[0008]作为上述方案的优选方案之一，所述陶瓷材料为纳米氧化锌、纳米氧化铝、氧化银、氧化钽、氧化铝常规产品。
[0009]本发明的优点在于:1、所调制粉浆含水率(质量浓度)小于18%，流动性好，在常压下浇注，烧结密度可达理论密度的98%以上；2、所用减水剂、分散剂均为有机物，不含金属离子，烧结后无残留，可制备高纯度陶瓷。
[0010]【具体实施方式】:
结合实施例进一步阐明本
【发明内容】
，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，制备纳米氧化锌陶瓷材料，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，将99.99%纳米氧化锌粉和99.999%纳米氧化铝粉按质量比98:2配比，聚丙烯酸铵分散剂(质量百分含量40%的水溶液)为陶瓷粉体重量的1.0%，聚羧酸铵减水剂(质量百分含量50%的水溶液)为陶瓷粉体重量的0.8%，增强树脂聚乙烯醇为陶瓷粉体重量的0.2%，水为陶瓷粉体重量的15%，加入球磨机，球磨1.5h，浆体黏度150厘泊出浆；第二步:浇注，将上述浆料常压浇注入圆型模具，产品尺寸为?200*200*20mm;测得浇注产品密度为4.20g/cm3；
第三步，胚体干燥，浇注坯体常温干燥2小时后脱模，脱模后置于50°C烘干36小时；第四步:烧结，将第三步干燥坯体置于烧结炉中烧结成型；烧结温度1520?，烧结时间30h，测得烧结密度5.49 g/cm3，为理论密度的98%，产品纯度高，变形小，性能可靠。
[0011]实施例2
一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，制备材料为制备纳米氧化铝陶瓷材料，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，99.99%纳米氧化铝粉100g ;聚丙烯酸铵分散剂(质量百分含量40%的水溶液)Hg ;聚羧酸铵减水剂(质量百分含量50%的水溶液)13g ;阿拉伯胶增强树脂10克；水150ml，加入球磨机，球磨1.5h，出浆；
第二步:浇注，将上述浆料常压浇注入圆型模具，产品尺寸为?200*50mm圆盘产品，测得浇注产品密度2.72g/cm3；
第三步:胚体干燥，浇注坯体常温干燥4小时后脱模，脱模后置于45°C烘干48小时；第四步:烧结，将第三步干燥坯体置于烧结炉中烧结成型；烧结温度1680°C，烧结时间72h，测得烧结密度3.82g/cm3，大于理论密度的98%，产品纯度高，变形小，性能可靠。
[0012]实施例3
一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，制备材料为氧化铌陶瓷材料，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，99.9%氧化铌粉200Kg ;聚丙烯酸铵分散剂(质量百分含量40%的水溶液)1.2Kg ;聚羧酸铵减水剂(质量百分含量50%的水溶液)1.6Kg ;阿拉伯胶增强树脂8Kg ；水40Kg，加入球磨机；球磨3h，出浆；
第二步:浇注，将上述浆料常压浇注入Φ 185*140mm壁厚5mm坩祸产品，测得浇注产品密度 3.22 g/cm3；
第三步:胚体干燥，将上述浇注坯体常温干燥4小时后脱模，脱模后置于55°C烘干48小时；
第四步:烧结，将第三步干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度1200°C，烧结时间18h，测得产品烧结密度4.38 g/cm3，为理论密度的98%，产品纯度高，变形小，性能可靠。
[0013]实施例4
一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，制备材料为氧化钽陶瓷材料，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，99.9%氧化钽粉200Kg ;聚丙烯酸铵分散剂(质量百分含量40%的水溶液)6Kg ;聚羧酸铵减水剂(质量百分含量50%的水溶液)6Kg ;阿拉伯胶增强树脂3.5Kg ；水45Kg，加入球磨机，球磨2h，出浆；
第二步，浇注，将将上述浆料常压浇注入Φ215*110πιπι壁厚5mm的坩祸产品，测得浇注产品密度5.75 g/cm3；
第三步，胚体干燥，将上述浇注坯体常温干燥3小时后脱模，脱模后置于65°C烘干24小时；
第四步，烧结，将第三步干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度1180?，烧结时间14h ;测得烧结密度8.04 g/cm3，大于理论密度的98%，产品纯度高，变形小，性能可靠。
[0014]实施例5
一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，制备材料为氧化铝常规产品，包括如下步骤:
第一步:粉浆调制，99.9%氧化铝粉95敁；1^粉30 Kg ;高岭土 16 Kg;白云石粉4 Kg;滑石粉4 Kg ;聚丙烯酸铵分散剂(质量百分含量40%的水溶液)800g ;聚羧酸铵减水剂(质量百分含量50%的水溶液)400g ;阿拉伯胶增强树脂4Kg ;水70Kg，加入球磨机，球磨8h，出浆；
第二步，浇注，将上述浆料常压浇注入Φ 180*Φ 170*400mm的管子产品，测得浇注产品密度 2.70 g/cm3；
第三步，胚体干燥，将上述浇注坯体常温干燥2小时后脱模，脱模后置于55°C烘干36小时；
第四步，烧结，将第三步干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度1600°C，烧结时间60h，测得烧结密度3.80，为理论密度的98%，产品变形小，性能可靠。
[0015]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或者必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或者在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【主权项】
1.一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，包括如下步骤: 第一步:粉浆调制，将陶瓷粉体、减水剂、分散剂、增强树脂和水分按一定量的配比加入球磨机，所述减水剂、分散剂、增强树脂分别为陶瓷粉体质量的0.5%-4%、0.8%-4.0%、0.8%-6%、10-20%，球磨分散均匀得高浓度浆料，出浆，使浆体黏度小于200厘泊； 第二步:浇注，将第一步所得的浆料常压浇注入产品模具，得到烧注胚体； 第三步:胚体干燥，将第二步所得的浇注坯体常温干燥2-4小时，脱模后于40-70°C烘干24-48h，坯体干透； 第四步:烧结，将第三步的干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度和烧结时间根据原料调整，烧结产品温度范围在1150-1680°C，烧结时间在8-98小时之间。
2.如权利要求1所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述减水剂为聚羧酸铵减水剂。
3.如权利要求1或2所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述减水剂使用量为陶瓷粉体质量的0.8%-2.0%。
4.如权利要求1所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述分散剂为聚丙烯酸铵。
5.如权利要求1或4所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述分散剂使用量为陶瓷粉体质量的1.0-3.0%。
6.如权利要求1所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述增强树脂为聚乙烯醇、或阿拉伯胶、或羧甲基纤维素、或聚丙烯酰胺、或聚乙烯吡咯烷酮一种或多种。
7.如权利要求1或6所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述增强树脂使用量为陶瓷粉体质量的1.5%-4.0%。
8.如权利要求1所述的一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，其特征在于:所述陶瓷材料为纳米氧化锌、纳米氧化铝、氧化铌、氧化钽、氧化铝常规产品。
【专利摘要】本发明涉及一种常压粉浆浇注制备高密度陶瓷材料的方法，首先将陶瓷粉体、减水剂、分散剂、增强树脂和水分按一定量的配比加入球磨机，所述减水剂、分散剂、增强树脂、水分分别为陶瓷粉体质量的0.5%-4%、0.8%-4.0%、0.8%-6%、10-20%，球磨分散均匀得黏度小于200厘泊的高浓度浆料；然后将浆料常压浇注入产品模具，常温干燥2-4小时，脱模后于40-70℃烘干24-48h得干透坯体；最后将干燥坯体置于烧结炉中烧结成型，烧结温度和烧结时间根据原料调整，烧结密度可能达到理论密度的98%以上。该技术工艺简单，特别适合结构复杂和大平板高密度陶瓷成型。
【IPC分类】C04B35-622, C04B35-495, C04B35-453, C04B35-10
【公开号】CN104844191
【申请号】CN201510208586
【发明人】胡坚, 袁剑民, 周效枫, 廖斌
【申请人】醴陵科泰工程陶瓷有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月29日