片狀陶瓷坯體的膠態成型方法
2023-05-06 17:14:06
專利名稱：片狀陶瓷坯體的膠態成型方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，也稱注凝成型方法。
背景技術：
傳統的片狀陶瓷坯體成型方法，主要有注漿法、熱壓鑄法、軋膜法、流延法。注漿法、熱壓鑄法和軋膜法均無法成型大尺寸的表面光潔度高的片狀陶瓷坯體，流延法因需要使用高揮發性有機溶劑，會造成環境嚴重汙染，而且成本高。
1990年美國橡樹嶺國家實驗室的Mark A Janney教授等人發明的新的膠態成型工藝得到了認可，隨之出現了陶瓷坯體的膠態成型方法，尤其能夠製造出片狀、薄片狀的陶瓷坯體，而且成本低，成型的產品表面光潔度高、性能好。
成型方法的具體的工藝要求和控制要求不同，導致產品的最終性能會有區別，產品率也不一樣。
發明內容
本發明的目的在於提供一種改進的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，科學合理，方便實施，成型產品的性能好。
本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其特徵在於球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的1-8％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.1-0.4％，每千克陶瓷原料加入去離子水120-200ml，用四甲基氫氧化銨的水溶液調節料漿為pH＝8-10。
本發明中的陶瓷粉體原料和丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料為常規情況，已經有和得到了廣泛的應用，其中的陶瓷粉體原料可以是任意符合要求的陶瓷原料，從材質上分，可以有石英質、氧化鋁質、氧化鋯質等，特別是一些用於製作功能陶瓷的陶瓷原料。
其中聚丙烯酸銨分散劑以水溶液的形式添加，其水溶液的重量濃度為5-25％，聚丙烯酸銨具有分散性能好，料漿懸浮性能穩定，成品尺寸收縮穩定的功能；四甲基氫氧化銨的水溶液的重量濃度為5-25％；丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的1-6小時加入，更加滿足片狀陶瓷坯體膠態化成型料漿的要求，保證成型質量；排氣用真空脫泡機進行，真空度為-0.04--0.09MPa，時間為10-90min，較好地排除料漿中的氣泡；將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑後進行注漿成型，其中催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為10-40％的水溶液的形式加入，引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為5-25％的水溶液的形式加入，加入量均為料漿體積的1-8％；料漿注入模具後最好靜置膠化5-50min，有利於常溫膠化成型。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放12-60小時，有利於消除內部應力，減小變形，溼度控制為40-85％，轉入後續加工工序。
本發明片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，科學合理，方便實施，產品率高，尤其能夠成型片狀、薄片狀的陶瓷產品，經後續加工後，可得到表面光潔度高、厚度均勻、尺寸準確、成本低廉、各項性能指標達到質量要求的片狀陶瓷成品。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1、石英質電解隔膜板片狀坯體的製備原料名稱技術要求 重量百分比陶瓷原料石英粉純度99.6％ 90％平均粒徑5μm陶瓷原料高嶺土粒徑過180目篩10％以陶瓷原料為基數加入去離子水 160ml/kg分散劑重量濃度為5％的聚丙烯酸銨水溶液12ml/kgpH值調節劑10％四甲基氫氧化銨水溶液 12ml/kg調節pH值為9。
將上述原料裝入通用球磨機混磨24小時，出磨前1小時加入丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系，加入量為丙烯醯胺20g/kg，亞甲基雙丙烯醯胺1g/kg，將料漿放入真空脫泡機中排除氣泡，真空度為-0.05MPa，時間為40min。然後稱取料漿在專用攪拌器下邊攪拌邊依次加入過硫酸銨引發劑和四甲基乙二胺催化劑，加入量為100ml料漿加入引發劑6滴(3滴為1ml)，催化劑8滴(3滴為1ml)，料漿調配好後，通過V型漏鬥均勻注入電解隔膜板模中，靜置膠化30分鐘，脫模後將片狀陶瓷坯體放入用彩旗綢做的託網中經遠紅外乾燥後備用。
實施例2、厚膜電路用氧化鋁陶瓷基板的片狀坯體成型原料名稱 技術要求 重量百分比陶瓷原料氧化鋁粉 α-相＞97％ 94％純度＞99.6％平均粒徑3μm陶瓷原料CaCO3工業優級 2.6％陶瓷原料蘇州土 一級 3.4％以陶瓷原料為基數加入去離子水 148ml/kg分散劑重量濃度為5％的聚丙烯酸銨水溶液 12ml/kgpH調節劑10％四甲基氫氧化銨水溶液15ml/kg 調節pH值為9。
將上述原料裝入陶瓷生產通用球磨機混磨16小時，出磨前1小時加入丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系，加入量為丙烯醯胺20g/kg，亞甲基雙丙烯醯胺1g/kg。球磨後，將料漿放入真空脫泡機中排除氣泡，真空度為-0.06MPa，時間為30min。然後稱取料漿在專用攪拌器下進行調配，邊攪拌邊依次加入重量濃度為5％的過硫酸銨水溶液引發劑和重量濃度為33％的四甲基乙二胺水溶液催化劑，加入量為100ml料漿加入引發劑5滴(3滴為1ml)，催化劑7滴(3滴為1ml)，料漿調配好後，通過V型漏鬥均勻注入片狀陶瓷坯體膠態成型的專用成型機模腔中，靜置膠化25分鐘，脫模後將片狀陶瓷坯體放入用彩旗綢做的託網中，經專用遠紅外乾燥機乾燥後，轉入有為溼度70％的庫房內靜置存放24小時，然後轉入成熟的流延法工藝的後道工序繼續加工，最後生產出表面光潔度高、厚度均勻、尺寸準確、性能優良、成本低廉的厚膜電路用氧化鋁陶瓷基板。
實施例3本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由氧化鋯陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的6％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.4％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為8％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水160ml，用重量濃度為7％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝8.5；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的4小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.08MPa，時間為50min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為25％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的4％。
引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為10％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的3％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為25min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放30小時，溼度控制為60％，轉入後續加工工序。
實施例4本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的6％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.4％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為10％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水140ml，用重量濃度為12％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝9.5；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的5小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.06MPa，時間為70min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為35％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的3％。
引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為20％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的3％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為45min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放45小時，溼度控制為60％，轉入後續加工工序。
實施例5本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的5％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.2％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為8％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水180ml，用重量濃度為12％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝9；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的3小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.05MPa，時間為45min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為15％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的8％；引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為20％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的5％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為45min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放60小時，溼度控制為70％，轉入後續加工工序。
實施例6本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的6％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.3％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為20％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水120ml，用重量濃度為20％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝10；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的4.5小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.06MPa，時間為25min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為20％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的6％；引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為16％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的5％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為40min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放50小時，溼度控制為60％，轉入後續加工工序。
實施例7本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的4％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.3％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為10％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水150ml，用重量濃度為10％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝9；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的5小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.04MPa，時間為40min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為30％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的3％；引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為12％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的7％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為30min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放25小時，溼度控制為65％，轉入後續加工工序。
實施例8本發明所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的5％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.2％，聚丙烯酸銨分散劑以重量濃度為25％的水溶液形式添加；每千克陶瓷原料加入去離子水140ml，用重量濃度為15％的四甲基氫氧化銨水溶液調節料漿為pH＝9；其中丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的4小時加入。
球磨後，將料漿用真空脫泡機進行排氣，真空度為-0.04MPa，時間為80min。
將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為30％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的6％；引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為10％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的6％。
料漿注入模具後靜置膠化時間為30min。
脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放50小時，溼度控制為75％，轉入後續加工工序。
權利要求
1.一種片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其特徵在於球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的1-8％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.1-0.4％，每千克陶瓷原料加入去離子水120-200ml，用四甲基氫氧化銨的水溶液調節料漿為pH＝8-10。
2.根據權利要求1所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於聚丙烯酸銨分散劑以水溶液的形式添加，其水溶液的重量濃度為5-25％。
3.根據權利要求1所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於四甲基氫氧化銨的水溶液的重量濃度為5-25％。
4.根據權利要求1、2或3所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料在料漿出磨前的1-6小時加入。
5.根據權利要求4所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於排氣用真空脫泡機進行，真空度為-0.04--0.09MPa，時間為10-90min。
6.根據權利要求5所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於將排氣後的料漿在攪拌條件下加入催化劑和引發劑。
7.根據權利要求6所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於催化劑為四甲基乙二胺，以重量濃度為10-40％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的1-8％。
8.根據權利要求6所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於引發劑為過硫酸銨，以重量濃度為5-25％的水溶液的形式加入，加入量為料漿體積的1-8％。
9.根據權利要求8所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於料漿注入模具後靜置膠化時間為5-50min。
10.根據權利要求9所述的片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，其特徵在於脫模烘乾後的成型產品需要轉入有乾濕度控制的庫房內靜置存放12-60小時，溼度控制為40-85％，轉入後續加工工序。
全文摘要
本發明片狀陶瓷坯體的膠態成型方法，由陶瓷粉體原料、去離子水、內烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系形成膠態的材料和分散劑、調節劑進行配料，球磨後，將球磨料漿排氣，再加入引發劑和催化劑調節製得成型料漿，將成型料漿注入模具中膠化成型，脫模後經烘乾得成型產品，其特徵在於球磨配料組成為丙烯醯胺——亞甲基雙丙烯醯胺體系材料為陶瓷原料重量的1－8％，聚丙烯酸銨分散劑為陶瓷原料重量的0.1－0.4％，加入去離子水，調節料漿pH值。科學合理，方便實施，產品率高，尤其能夠成型片狀、薄片狀的陶瓷產品，經後續加工後，可得到表面光潔度高、厚度均勻、尺寸準確、成本低廉、各項性能指標達到質量要求的片狀陶瓷成品。
文檔編號B28B1/14GK1850726SQ20061004375
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者王文華 申請人:王文華