南京藝匠：加工氧化鋯陶瓷的CNC加工廠
水溶性環(huán)氧樹(shù)脂的氧化鋯陶瓷凝膠注模成型
20世紀(jì)90年代初，美國(guó)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授發(fā)明了陶瓷材料的凝膠注模(gel-casting)成型技術(shù)，該技術(shù)作為一種獨(dú)具特色又極具前景的新型陶瓷成型工藝而受到廣泛關(guān)注，能得到組織均勻、高密度、高強(qiáng)度和凈尺寸的坯體材料。凝膠注模通常采用非水基和水基2種凝膠體系，出于綠色和環(huán)保的考慮，非水基凝膠體系已逐步被水基凝膠體系所取代。普遍使用的水基凝膠體系為丙烯酸酯體系和丙烯酰胺體系，而丙烯酸酯類單體在水中的溶解度偏低，丙烯酰胺凝膠體系毒性大，因此這2種體系都無(wú)法滿足工業(yè)化應(yīng)用的需求。
氧化鋯陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，在催化劑、高溫固態(tài)燃料電池和耐火材料以及生物材料等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)ZrO2凝膠注模成型的研究以丙烯酰胺凝膠體系居多，而丙烯酰胺凝膠體系毒性大，并且ZrO2陶瓷粉末的分散性差，難以形成流動(dòng)性較好的漿料。近年來(lái)，有人利用天然大分子在物理或化學(xué)變化時(shí)形成的凝膠進(jìn)行陶瓷凝膠注模成型，如利用瓊脂糖制備ZrO2陶瓷，利用明膠制備出強(qiáng)度為8 MPa的氧化鋁陶瓷生坯，采用殼聚糖注凝成型氧化鋯和氧化鋁陶瓷，采用無(wú)毒的瓊脂凝膠注模成型ZrO2陶瓷。
氧化鋯陶瓷
有哪些CNC機(jī)床可以加工氧化鋯陶瓷
上述方法得到的成型坯體強(qiáng)度均不高。采用菜膠注凝成型ZrO2陶瓷，固相的體積分?jǐn)?shù)不到30%。將水溶性環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用于ZrO2和SiC的凝膠澆筑成型，ZrO2漿料的固相體積分?jǐn)?shù)高達(dá)53.7%。海因環(huán)氧樹(shù)脂作為水溶性環(huán)氧樹(shù)脂的一種，具有毒性低、成本低、水溶性好和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，用于結(jié)構(gòu)陶瓷的凝膠注模成型有較好的應(yīng)用前景。
采用海因環(huán)氧樹(shù)脂體系，獲得強(qiáng)度高達(dá)43.4 MPa的氧化鋁陶瓷生坯，采用相同體系制備出強(qiáng)度高達(dá)77.8 MPa的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。而利用海因環(huán)氧樹(shù)脂制備氧化鋯陶瓷的研究還很少，因此，本文選用低分子量的聚丙烯酸銨(NH4PAA)為分散劑，水溶性海因環(huán)氧樹(shù)脂作為凝膠劑，3，3-二氨基二丙胺(DPTA)為固化劑，通過(guò)ZrO2－海因環(huán)氧樹(shù)脂體系的凝膠注模成型及無(wú)壓燒結(jié)制備氧化鋯陶瓷，研究分散劑含量和固相含量對(duì)漿料的流變性能以及生坯與燒結(jié)樣品性能的影響，對(duì)于采用無(wú)毒凝膠注模成型工藝制備性能優(yōu)良的ZrO2陶瓷具有重要的指導(dǎo)意義。
結(jié)論
海因環(huán)氧樹(shù)脂和分散劑NH4PAA以及去離子水和ZrO2粉末組成的漿料，當(dāng)其中分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，海因環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，固相體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，獲得黏度為0.46 Pa/s (剪切速率為100s&minus1)的適合澆注的低粘度ZrO2陶瓷漿料。凝聚注模成型的ZrO2陶瓷生坯中顆粒之間結(jié)合緊密,結(jié)構(gòu)均勻，致密性好，生坯強(qiáng)度達(dá)到61.05 MPa，完全滿足機(jī)械加工的強(qiáng)度要求。
凝膠注模成型的ZrO2陶瓷生坯經(jīng)1500 ℃燒結(jié)，制得的氧化鋯陶瓷的抗彎強(qiáng)度達(dá)672.52 MPa，相對(duì)密度為98.26%，以t-ZrO2為主。
