有机酸盐螯合物控释高价反离子固化陶瓷悬浮体的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机非金属陶瓷悬浮体固化技术领域，特别涉及一种有机酸盐螯合物控释高价反离子固化陶瓷悬浮体的方法。
【背景技术】
[0002]陶瓷高价反离子直接凝固注模成型(direct coagulat1n casting of ceramicsvia high valence counter 1ns, DCC-HVCI)是近年来提出的一种新型陶瓷胶态成型工艺。其主要思想是:在陶瓷悬浮体注模之前，高价反离子的浓度要低于临界聚沉浓度，以保证悬浮体的除泡及注模等工序的进行；当陶瓷悬浮体注模后，通过外部自由可控条件(如温度、PH值、压力等)使悬浮体中的高价反离子浓度大于临界聚沉浓度，高价反离子压缩双电层，导致悬浮体失稳而发生原位固化。该方法具有固化时间短、不含有机物添加剂、坯体强度高及可制备复杂形状陶瓷部件等优点，广泛应用于氧化铝、氧化锆等陶瓷悬浮体的固化。
[0003]直接向陶瓷悬浮体中添加高价反离子会导致悬浮体失稳而产生局部固化，因此高价反离子的可控释放是陶瓷高价反离子直接凝固注模成型的核心。通常情况下，高价反离子的控制释放可以通过以下三种方法实现:(I)通过外部条件控制改变含有高价反离子的难溶盐溶解度的方法。(2)通过化学反应实现控制释放高价反离子的方法。(3)采用包覆可溶性高价反离子盐，然后实现控制释放的方法。专利CN102503438A和CN103771863A中分别公开以碘酸钙和柠檬酸盐为固化剂的固化陶瓷悬浮体的方法。但是所添加的碘酸钙及柠檬酸盐为粉体，不利于陶瓷悬浮体的均匀固化。专利CN102795864A公开了一种包覆高价反离子或者包覆陶瓷粉体，通过温度控制陶瓷悬浮体固化的方法。该方法虽然适用陶瓷体系多，但是包覆工艺相对较繁琐，包覆效率不高。
[0004]可溶性高价有机酸盐是典型的小分子有机盐螯合剂，在碱性条件下可以快速与钙、镁、铝、钇、锶、钡等高价阳离子发生螯合反应，形成较为稳定的螯合化合物，被广泛应用于陶瓷悬浮体的分散。同时该类螯合物具有以下特性:随着温度的升高及PH值的降低，高价有机酸盐螯合物发生分解，释放高价阳离子。本发明以高价有机酸盐作为分散剂及螯合剂，与可溶性高价无机盐混合形成螯合悬浮液，再利用该悬浮液制备陶瓷悬浮体，通过添加PH值调节剂调控高价反离子的释放，实现陶瓷悬浮体的原位固化。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种有机酸盐螯合物控释高价反离子固化陶瓷悬浮体的方法。
[0006]—种有机酸盐螯合物控释高价反离子固化陶瓷悬浮体的方法，包括以下步骤:
[0007](I)将有机酸盐与无机盐按质量比为1:1?5:1混合，再加水，得到有机酸盐螯合物悬浮液，其中有机酸盐螯合物的质量分数为2.5?5% ;
[0008](2)将陶瓷粉体与步骤(I)中所述的有机酸盐螯合物悬浮液球磨混合12?48h，制备得到固相体积分数为50?55%的陶瓷悬浮体；
[0009](3)向步骤⑵所述的陶瓷悬浮体中添加pH值调节剂，真空条件下搅拌10?30min，除去陶瓷悬浮体中的气泡；
[0010](4)将步骤(3)所述的陶瓷悬浮体注入无孔模具中，在40?70°C下水浴处理I?7h，脱模获得陶瓷湿坯，在80?110°C的条件下干燥24?48h，得到干坯；
[0011](5)将步骤(4)中得到的干坯置于烧结炉中烧结，得到陶瓷烧结体。
[0012]优选地，有机酸盐为柠檬酸铵、柠檬酸钠、草酸铵、草酸钠、乳酸铵和酒石酸铵中的一种；无机盐为含有钙、镁、锌、铝、铁、铜、铅、锶、钡、钇、镧、铈的氯化物或硝酸盐中的一种。
[0013]优选地，步骤(2)中，陶瓷粉体为氧化铝、氧化错、氧化错增韧氧化铝(ZTA)、镁铝尖晶石、氮化硅、碳化硅、塞隆、硼化锆、硼化铪、钛酸锶钡、锆钛酸铅和铌酸钾钠中的一种。
[0014]优选地，步骤⑶中，pH值调节剂为乙酸乙酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、葡萄糖酸内酯和己二酸中的一种或一种以上。
[0015]优选地，步骤(3)中，pH值调节剂的添加量为陶瓷悬浮体体积的I?5%。
[0016]优选地，步骤(4)中，模具材料为金属、塑料、橡胶和玻璃中的一种。
[0017]优选地，所述烧结为:以5?8°C /min的升温速率升温至1300?1900°C，保温2?5h0
[0018]优选地，陶瓷粉体为非氧化陶瓷时，烧结在真空或惰性气体条件下进行；所述非氧化陶瓷为氮化硅、碳化硅、塞隆、硼化锆和硼化铪中的一种。
[0019]本发明具有以下优点:本发明所述的方法中，有机酸盐螯合物充当分散剂及固化剂，试剂用量少；工艺过程简单，便于规模化生产；可成型各种复杂形状和大小的陶瓷部件，广泛应用于各类陶瓷体系的固化及陶瓷部件制备。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种有机酸盐螯合物控释高价反离子固化陶瓷悬浮体的方法，下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0021]实施例1:柠檬酸铵螯合硝酸钙固化氧化铝陶瓷悬浮体
[0022]将2g柠檬酸铵、0.5g硝酸钙与10g水混合，得到有机酸盐螯合物悬浮液，其中有机酸盐螯合物的质量分数为2.5%。488g氧化铝与上述有机酸盐螯合物悬浮液混合，球磨24h后制备得固相体积分数为55%的氧化铝陶瓷悬浮体。向氧化铝陶瓷悬浮体中添加2g二乙酸甘油酯(占陶瓷悬浮体体积的1% )，真空搅拌1min除去气泡。注入塑料模具中，在70°C下水浴处理Ih后脱模获得湿坯，在100°C下干燥24h获得干坯。以5°C /min的升温速率升温至1550°C，保温2h，获得氧化铝陶瓷。其中，湿坯的抗压强度为2.7±0.4MPa，陶瓷的抗弯强度为476±38MPa。
[0023]实施例2:柠檬酸钠螯合氯化镁固化氧化锆陶瓷悬浮体
[0024]将3g柠檬酸钠、0.8g氯化镁与10g水混合，得到有机酸盐螯合物悬浮液，其中有机酸盐螯合物的质量分数为3.8%。610g氧化锆与上述有机酸盐螯合物悬浮液混合，球磨24h后制备得固相体积分数为50%的氧化锆陶瓷悬浮体。向氧化锆陶瓷悬浮体中添加6g乙酸乙酯(占陶瓷悬浮体体积的3% )，真空搅拌15min除去气泡。注入橡胶模具中，在60°C下水浴处理2h后脱模获得湿坯，在80°C下干燥48h获得干坯。以7V /min的升温速率升温至1450°C，保温4h，获得氧化锆陶瓷。其中，湿坯的抗压强度为3.1 ±0.7MPa，陶瓷的