陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件

陶瓷凝膠注模成型技術(shù)陶瓷凝膠注模成型1陶瓷凝膠注模成型技術(shù)●陶瓷材料因其獨特的性能已廣泛地應用于電子、機械、國防等工業(yè)領(lǐng)域。但陶瓷材料燒結(jié)后很難進行機加工,故人們一直在尋求復雜形狀陶瓷元件的凈尺寸成型方法,這已成為保證陶瓷元件質(zhì)量和使所研制的材料獲得實際應用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！裉沾刹牧系某尚头椒?一般可分為干法和濕法兩大類。陶瓷凝膠注模成型技術(shù)2干法成型●模壓法●冷等靜壓法搗打法(耐火材料中采用的一種成型方法干法成型3濕法成型●濕法成型工藝設(shè)備簡單、成型坯體組分均勻、缺陷少、易于成型復雜形狀零件等優(yōu)點,實用性較強,但傳統(tǒng)的濕法成型技術(shù)都存在一些問題如注漿成型是靠石膏模吸水來實現(xiàn)的造成坯體中形成密度梯度分布和不均勻變形,并且坯體強度低易于損壞。熱壓鑄或注射成型需加入質(zhì)量分數(shù)高達20%的蠟或有機物造成脫脂過程繁瑣,結(jié)合劑的融化或蒸發(fā)使坯體的強度降低,易形成缺陷甚至倒塌。這些問題提高了陶瓷材料的生產(chǎn)成本降低了其質(zhì)量的穩(wěn)定性。濕法成型4表1凝膠注模成型與幾種傳統(tǒng)工藝比較性能凝膠注模注漿注射熱壓鑄成型時間/i56060-60060-120〈10脫模強度較高低干坯強度很高低模具材料金屬、玻璃、塑料、石蠟石膏金屬金屬有機物質(zhì)量分數(shù)%3512干燥、去脂變形極小較大較大較大厚零件沒問題增加注模時間難脫脂難脫脂表1凝膠注模成型與幾種傳統(tǒng)工藝比較51.凝膠注模成型的基本原理●注凝成型技術(shù)將傳統(tǒng)的陶瓷工藝和有機聚合物化學結(jié)合,將高分子單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷成型工藝中,通過制備低粘度、高固相含量的陶瓷漿料來實現(xiàn)凈尺寸成型高強度、高密度均勻性好的陶瓷坯體。該工藝的基本原理是在低粘度高固相含量的漿料中加入有機單體,在催化劑和引發(fā)劑的作用下,使?jié){料中的有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而使?jié){料原位固化成型然后再進行脫模、干燥、去除有機物、燒結(jié),即可得到所需的陶瓷零件。1.凝膠注模成型的基本原理6●凝膠注模成型與熱壓鑄或注射成型相比,主要差別在于,后兩種工藝中作為粘結(jié)劑的有機聚合物或蠟被有機單體取代,然后利用有機單體原位聚合來實現(xiàn)定型●該技術(shù)首先發(fā)明的是有機溶劑的非水凝膠注模成型nonaqueousGelcasting),隨后作為、種改進,又發(fā)明了用于水溶劑的水凝膠注模成型(aqueousGelcasting),并廣泛應用于各種陶瓷中。●能用于水凝膠注模成型工藝中的有機單體體系應滿足以下性能●(1)單體和交聯(lián)劑必須是水溶的(前者質(zhì)量分數(shù)至少20%,而后者至少2%)。如果它們的在水中的溶解度過低,有機單體就不是溶液聚合,而是溶液沉淀聚合,這樣就不能成型出密度均勻的坯體,并且還會影響坯體的強度。●凝膠注模成型與熱壓鑄或注射成型相比,主要差別在于,7●(2)單體和交聯(lián)劑的稀溶液形成的凝膠應具有一定的強度,這樣才能起到原位定型的作用,并能保證有足夠的脫模強度●(3)不影響漿料的流動性,若單體和交聯(lián)劑會降低漿料的流動性,那么高固相、低粘度的陶瓷漿料就難以制備?！?2)單體和交聯(lián)劑的稀溶液形成的凝膠應具8陶瓷粉末在三維網(wǎng)狀聚合物中的分布。鏈狀高分子分子間交聯(lián)點分子內(nèi)交聯(lián)點陶瓷粉末在三維網(wǎng)狀聚合物中的9丙烯酰胺單體聚合原理●凝膠注模成型工藝通常采用丙烯酰胺(AM)作為有機單體;N,N一亞甲基雙丙烯酰胺(methylenebisacry-lamide,MBAM作為交聯(lián)劑催化劑:N,N;四甲基乙二胺(TEMED)加速劑●引發(fā)劑;過硫酸銨●分散劑;聚丙烯酰胺作為通過單體自由基聚合實現(xiàn)對陶瓷懸浮體的原位固化成型丙烯酰胺單體聚合原理10陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件11陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件12陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件13陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件14陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件15陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件16陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件17陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件18陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件19陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件20陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件21陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件22陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件23陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件24陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件25陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件26陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件27陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件28陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件29陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件30陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件31陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件32陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件33陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件34陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件35陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件36陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件37陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件38陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件39陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件40陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件41陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件42陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件43陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件44陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件45陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件46陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件47陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件48陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件49陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件50陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件51陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件52陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件53陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件54陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件55陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件56陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件57陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件58陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件59陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件60陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件61陶瓷凝膠注模成型技術(shù)陶瓷凝膠注模成型62陶瓷凝膠注模成型技術(shù)●陶瓷材料因其獨特的性能已廣泛地應用于電子、機械、國防等工業(yè)領(lǐng)域。但陶瓷材料燒結(jié)后很難進行機加工,故人們一直在尋求復雜形狀陶瓷元件的凈尺寸成型方法,這已成為保證陶瓷元件質(zhì)量和使所研制的材料獲得實際應用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！裉沾刹牧系某尚头椒?一般可分為干法和濕法兩大類。陶瓷凝膠注模成型技術(shù)63干法成型●模壓法●冷等靜壓法搗打法(耐火材料中采用的一種成型方法干法成型64濕法成型●濕法成型工藝設(shè)備簡單、成型坯體組分均勻、缺陷少、易于成型復雜形狀零件等優(yōu)點,實用性較強,但傳統(tǒng)的濕法成型技術(shù)都存在一些問題如注漿成型是靠石膏模吸水來實現(xiàn)的造成坯體中形成密度梯度分布和不均勻變形,并且坯體強度低易于損壞。熱壓鑄或注射成型需加入質(zhì)量分數(shù)高達20%的蠟或有機物造成脫脂過程繁瑣,結(jié)合劑的融化或蒸發(fā)使坯體的強度降低,易形成缺陷甚至倒塌。這些問題提高了陶瓷材料的生產(chǎn)成本降低了其質(zhì)量的穩(wěn)定性。濕法成型65表1凝膠注模成型與幾種傳統(tǒng)工藝比較性能凝膠注模注漿注射熱壓鑄成型時間/i56060-60060-120〈10脫模強度較高低干坯強度很高低模具材料金屬、玻璃、塑料、石蠟石膏金屬金屬有機物質(zhì)量分數(shù)%3512干燥、去脂變形極小較大較大較大厚零件沒問題增加注模時間難脫脂難脫脂表1凝膠注模成型與幾種傳統(tǒng)工藝比較661.凝膠注模成型的基本原理●注凝成型技術(shù)將傳統(tǒng)的陶瓷工藝和有機聚合物化學結(jié)合,將高分子單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷成型工藝中,通過制備低粘度、高固相含量的陶瓷漿料來實現(xiàn)凈尺寸成型高強度、高密度均勻性好的陶瓷坯體。該工藝的基本原理是在低粘度高固相含量的漿料中加入有機單體,在催化劑和引發(fā)劑的作用下,使?jié){料中的有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而使?jié){料原位固化成型然后再進行脫模、干燥、去除有機物、燒結(jié),即可得到所需的陶瓷零件。1.凝膠注模成型的基本原理67●凝膠注模成型與熱壓鑄或注射成型相比,主要差別在于,后兩種工藝中作為粘結(jié)劑的有機聚合物或蠟被有機單體取代,然后利用有機單體原位聚合來實現(xiàn)定型●該技術(shù)首先發(fā)明的是有機溶劑的非水凝膠注模成型nonaqueousGelcasting),隨后作為、種改進,又發(fā)明了用于水溶劑的水凝膠注模成型(aqueousGelcasting),并廣泛應用于各種陶瓷中。●能用于水凝膠注模成型工藝中的有機單體體系應滿足以下性能●(1)單體和交聯(lián)劑必須是水溶的(前者質(zhì)量分數(shù)至少20%,而后者至少2%)。如果它們的在水中的溶解度過低,有機單體就不是溶液聚合,而是溶液沉淀聚合,這樣就不能成型出密度均勻的坯體,并且還會影響坯體的強度?！衲z注模成型與熱壓鑄或注射成型相比,主要差別在于,68●(2)單體和交聯(lián)劑的稀溶液形成的凝膠應具有一定的強度,這樣才能起到原位定型的作用,并能保證有足夠的脫模強度●(3)不影響漿料的流動性,若單體和交聯(lián)劑會降低漿料的流動性,那么高固相、低粘度的陶瓷漿料就難以制備?！?2)單體和交聯(lián)劑的稀溶液形成的凝膠應具69陶瓷粉末在三維網(wǎng)狀聚合物中的分布。鏈狀高分子分子間交聯(lián)點分子內(nèi)交聯(lián)點陶瓷粉末在三維網(wǎng)狀聚合物中的70丙烯酰胺單體聚合原理●凝膠注模成型工藝通常采用丙烯酰胺(AM)作為有機單體;N,N一亞甲基雙丙烯酰胺(methylenebisacry-lamide,MBAM作為交聯(lián)劑催化劑:N,N;四甲基乙二胺(TEMED)加速劑●引發(fā)劑;過硫酸銨●分散劑;聚丙烯酰胺作為通過單體自由基聚合實現(xiàn)對陶瓷懸浮體的原位固化成型丙烯酰胺單體聚合原理71陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件72陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件73陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件74陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件75陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件76陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件77陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件78陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件79陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件80陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件81陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件82陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件83陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件84陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件85陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件86陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件87陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件88陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件89陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件90陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件91陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件92陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件93陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件94陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件95陶瓷凝膠注模成型技術(shù)課件96陶瓷凝膠注模成型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