有機(jī)酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷懸浮體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬陶瓷懸浮體固化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷懸浮體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷高價(jià)反離子直接凝固注模成型(direct coagulat1n casting of ceramicsvia high valence counter 1ns, DCC-HVCI)是近年來(lái)提出的一種新型陶瓷膠態(tài)成型工藝。其主要思想是:在陶瓷懸浮體注模之前，高價(jià)反離子的濃度要低于臨界聚沉濃度，以保證懸浮體的除泡及注模等工序的進(jìn)行；當(dāng)陶瓷懸浮體注模后，通過(guò)外部自由可控條件(如溫度、PH值、壓力等)使懸浮體中的高價(jià)反離子濃度大于臨界聚沉濃度，高價(jià)反離子壓縮雙電層，導(dǎo)致懸浮體失穩(wěn)而發(fā)生原位固化。該方法具有固化時(shí)間短、不含有機(jī)物添加劑、坯體強(qiáng)度高及可制備復(fù)雜形狀陶瓷部件等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氧化鋁、氧化鋯等陶瓷懸浮體的固化。
[0003]直接向陶瓷懸浮體中添加高價(jià)反離子會(huì)導(dǎo)致懸浮體失穩(wěn)而產(chǎn)生局部固化，因此高價(jià)反離子的可控釋放是陶瓷高價(jià)反離子直接凝固注模成型的核心。通常情況下，高價(jià)反離子的控制釋放可以通過(guò)以下三種方法實(shí)現(xiàn):(I)通過(guò)外部條件控制改變含有高價(jià)反離子的難溶鹽溶解度的方法。(2)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)控制釋放高價(jià)反離子的方法。(3)采用包覆可溶性高價(jià)反離子鹽，然后實(shí)現(xiàn)控制釋放的方法。專利CN102503438A和CN103771863A中分別公開(kāi)以碘酸鈣和檸檬酸鹽為固化劑的固化陶瓷懸浮體的方法。但是所添加的碘酸鈣及檸檬酸鹽為粉體，不利于陶瓷懸浮體的均勻固化。專利CN102795864A公開(kāi)了一種包覆高價(jià)反離子或者包覆陶瓷粉體，通過(guò)溫度控制陶瓷懸浮體固化的方法。該方法雖然適用陶瓷體系多，但是包覆工藝相對(duì)較繁瑣，包覆效率不高。
[0004]可溶性高價(jià)有機(jī)酸鹽是典型的小分子有機(jī)鹽螯合劑，在堿性條件下可以快速與鈣、鎂、鋁、釔、鍶、鋇等高價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生螯合反應(yīng)，形成較為穩(wěn)定的螯合化合物，被廣泛應(yīng)用于陶瓷懸浮體的分散。同時(shí)該類螯合物具有以下特性:隨著溫度的升高及PH值的降低，高價(jià)有機(jī)酸鹽螯合物發(fā)生分解，釋放高價(jià)陽(yáng)離子。本發(fā)明以高價(jià)有機(jī)酸鹽作為分散劑及螯合劑，與可溶性高價(jià)無(wú)機(jī)鹽混合形成螯合懸浮液，再利用該懸浮液制備陶瓷懸浮體，通過(guò)添加PH值調(diào)節(jié)劑調(diào)控高價(jià)反離子的釋放，實(shí)現(xiàn)陶瓷懸浮體的原位固化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種有機(jī)酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷懸浮體的方法。
[0006]—種有機(jī)酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷懸浮體的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將有機(jī)酸鹽與無(wú)機(jī)鹽按質(zhì)量比為1:1?5:1混合，再加水，得到有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液，其中有機(jī)酸鹽螯合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5?5% ;
[0008](2)將陶瓷粉體與步驟(I)中所述的有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液球磨混合12?48h，制備得到固相體積分?jǐn)?shù)為50?55%的陶瓷懸浮體；
[0009](3)向步驟⑵所述的陶瓷懸浮體中添加pH值調(diào)節(jié)劑，真空條件下攪拌10?30min，除去陶瓷懸浮體中的氣泡；
[0010](4)將步驟(3)所述的陶瓷懸浮體注入無(wú)孔模具中，在40?70°C下水浴處理I?7h，脫模獲得陶瓷濕坯，在80?110°C的條件下干燥24?48h，得到干坯；
[0011](5)將步驟(4)中得到的干坯置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，得到陶瓷燒結(jié)體。
[0012]優(yōu)選地，有機(jī)酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈉、草酸銨、草酸鈉、乳酸銨和酒石酸銨中的一種；無(wú)機(jī)鹽為含有鈣、鎂、鋅、鋁、鐵、銅、鉛、鍶、鋇、釔、鑭、鈰的氯化物或硝酸鹽中的一種。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中，陶瓷粉體為氧化鋁、氧化錯(cuò)、氧化錯(cuò)增韌氧化鋁(ZTA)、鎂鋁尖晶石、氮化硅、碳化硅、塞隆、硼化鋯、硼化鉿、鈦酸鍶鋇、鋯鈦酸鉛和鈮酸鉀鈉中的一種。
[0014]優(yōu)選地，步驟⑶中，pH值調(diào)節(jié)劑為乙酸乙酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、葡萄糖酸內(nèi)酯和己二酸中的一種或一種以上。
[0015]優(yōu)選地，步驟(3)中，pH值調(diào)節(jié)劑的添加量為陶瓷懸浮體體積的I?5%。
[0016]優(yōu)選地，步驟(4)中，模具材料為金屬、塑料、橡膠和玻璃中的一種。
[0017]優(yōu)選地，所述燒結(jié)為:以5?8°C /min的升溫速率升溫至1300?1900°C，保溫2?5h0
[0018]優(yōu)選地，陶瓷粉體為非氧化陶瓷時(shí)，燒結(jié)在真空或惰性氣體條件下進(jìn)行；所述非氧化陶瓷為氮化硅、碳化硅、塞隆、硼化鋯和硼化鉿中的一種。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述的方法中，有機(jī)酸鹽螯合物充當(dāng)分散劑及固化劑，試劑用量少；工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，便于規(guī)?；a(chǎn)；可成型各種復(fù)雜形狀和大小的陶瓷部件，廣泛應(yīng)用于各類陶瓷體系的固化及陶瓷部件制備。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種有機(jī)酸鹽螯合物控釋高價(jià)反離子固化陶瓷懸浮體的方法，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1:檸檬酸銨螯合硝酸鈣固化氧化鋁陶瓷懸浮體
[0022]將2g檸檬酸銨、0.5g硝酸鈣與10g水混合，得到有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液，其中有機(jī)酸鹽螯合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%。488g氧化鋁與上述有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液混合，球磨24h后制備得固相體積分?jǐn)?shù)為55%的氧化鋁陶瓷懸浮體。向氧化鋁陶瓷懸浮體中添加2g二乙酸甘油酯(占陶瓷懸浮體體積的1% )，真空攪拌1min除去氣泡。注入塑料模具中，在70°C下水浴處理Ih后脫模獲得濕坯，在100°C下干燥24h獲得干坯。以5°C /min的升溫速率升溫至1550°C，保溫2h，獲得氧化鋁陶瓷。其中，濕坯的抗壓強(qiáng)度為2.7±0.4MPa，陶瓷的抗彎強(qiáng)度為476±38MPa。
[0023]實(shí)施例2:檸檬酸鈉螯合氯化鎂固化氧化鋯陶瓷懸浮體
[0024]將3g檸檬酸鈉、0.8g氯化鎂與10g水混合，得到有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液，其中有機(jī)酸鹽螯合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.8%。610g氧化鋯與上述有機(jī)酸鹽螯合物懸浮液混合，球磨24h后制備得固相體積分?jǐn)?shù)為50%的氧化鋯陶瓷懸浮體。向氧化鋯陶瓷懸浮體中添加6g乙酸乙酯(占陶瓷懸浮體體積的3% )，真空攪拌15min除去氣泡。注入橡膠模具中，在60°C下水浴處理2h后脫模獲得濕坯，在80°C下干燥48h獲得干坯。以7V /min的升溫速率升溫至1450°C，保溫4h，獲得氧化鋯陶瓷。其中，濕坯的抗壓強(qiáng)度為3.1 ±0.7MPa，陶瓷的