Y2O3粉体的湿法成型工艺研究
[关键词:粉体,湿法,成型工艺] [热度 ]提示:此毕业设计论文完整版包含【论文,答辩稿】 作品编号:clkx0018,word全文:70页,合计:28000字 |
首先,用商业Y2O3粉体,经球磨后得到了分散性较好的Y2O3粉体。测定不同超声工艺对Y2O3粉体的湿法成型的影响,研究表明,当共计超声6min搅拌6min时,流动性较好,分散性较高,成型出坯体相对对密度也最大;测定加入不同含量分散剂时浆料性质,以确定最佳的分散剂含量,研究表明:当分散剂柠檬酸铵(TAC)分两次分别为0.75wt%和0.75wt%加入时,离心成型出坯体真空烧结后相对密度高达99.98%,SEM图显示气孔也最少,且在600-800nm范围内透过率为10%-12%。
其次,探究 HNO3 对 Y2O3 粉体的湿法成型的影响。在第二次添加分散剂前加入0.375vol%HNO3,浆料稳定性最佳,成型出坯体具有较高的烧结活性,最终得到陶瓷相对密度较高。
最后,在浆料中加入去离子树脂,探究去离子树脂的最佳分散时间,研究表明:去离子树脂含量越多,分散速率越快。加入 18wt%去离子树脂时,最佳分散时间为 25min; 加入 36wt%去离子树脂时,最佳分散剂为 5min。且当去离子树脂加入量为 18wt%时, 浆料具有更高的分散性和流动性,离心成型出坯体相对密度较大,且透过率较高。
本实验主要研究内容:
(1)以商用 Y2O3 为研究对象,配制一定固含量的 Y2O3 浆料。以固定超声功率和脉冲施加方式,以 3 分钟超声+3 分钟搅拌作为一个周期,通过测试分析其流变学性能、Zeta 电位、粒度分布、红外吸收光谱、成型性等,研究不同配制参数对浆料性能的影响。
(2)研究浆料制备过程中 TAC 含量、浆料 Zeta 电位、粘度、成型坯体密度、透过率等,确定最佳的分散剂含量。
(3)以上述研究为基础,加入不同量的HNO3 和去离子树脂,通过测量浆料的 Zeta
电位、粘度、成型坯体密度、透过率等研究 HNO3 和去离子树脂加入量及加入时间对湿法成型制备 Y2O3 透明陶瓷的影响。
成型也是陶瓷制造过程中很重要的环节,其目的就是赋予陶瓷生坯一定的形状和强度。生坯的密度大小和生坯中显微组织的均匀与否,对陶瓷在烧结过程中的致密化有极大的影响。
本实验使用的是离心成型的方法。离心成型的过程中悬浮体内的固相粒子受到的离心力,首先压于其附近的液相,液相在压力作用下(由于其密度较小)将发生向内表面流动,固相粒子在不断下沉过程中也逐渐相互靠近,最后粒子受到的离心力全部通过底层的颗粒而传给模具。此时液相由于解除了固相压力作用,停止向外流动,固相颗粒产生相互搭接并达到一定的致密程度。由于不同质量的粉料颗粒受到的离心力不同,因而在离心过程中的沉降速度也是不一样的,因而在成型后的坯体中可能产生分层,但是当浆料中的固含量足够高时,颗粒间的距离接近,在沉降过程中互相碰撞而产生的阻力会使不同颗粒均匀沉降,同时,离心机的转速和离心的时间都对坯体的致密度有影响,在相同的转速下,随离心时间的延长,坯体密度不变。因达到固化成型时间后,坯体体积不变。但离心时间不能过长,由于离心成型一般都工作在高转速下,使机器产生高温, 不但对设备不利,更严重的是因坯体太干和热应力的影响导致开裂[49]。
本实验使用二次球磨的粉体,以去离子水作为基体,加入最优的分散剂及分散剂含量(以上实验所得结论)制备成 Y2O3 悬浮液,再利用超声波细胞粉碎机和磁力搅拌器并探究、选择出最好的超声处理工艺,利用离心成型的方法,3000r/min 离心 1h,干燥脱模后,得到 Y2O3 坯体。
结论
胶态成型工艺是一种原位成型工艺,在陶瓷成型技术中的具广阔的应用前景。普通配制浆料工艺多采用球磨得到,制备过程耗时较长,效率较低,本实验采用超声分散和搅拌直接制备得到性能较好的浆料,工艺过程简单、快捷;研究了为湿法成型的不同工艺参数制备 Y2O3透明陶瓷。分别采用 Zeta 电位分析、粘度、红外吸收光谱、扫描电子显微镜(SEM)、紫外/可见分光光度计等进行了表征研究。得出如下结论:
(1)超声工艺对 Y2O3浆料的湿法成型性有很大影响。超声和搅拌的时间都应控制在一个合适的范围内,超声和搅拌的时间过长或过短,都不利于胶态成型。经本实验的研究,初步确定,当共计超声 6min 搅拌 6min 时,浆料流动性和分散性较好,成型出坯体相对密度也最大;
(2)分散剂加入量及加入时间对 Y2O3浆料的湿法成型也有很大的影响,通过对不 同 TAC 加入量及加入时间的分析,当 TAC 分两次且加入量分别为 0.75wt%和 0.75wt%时,离心成型出坯体真空烧结后相对密度最高且在 600-800nm 范围内透过率为10%-12%;
(3)通过研究 HNO3 对 Y2O3浆料的湿法成型性的影响,在第二次添加分散剂前加入 0.375vol%HNO3时,浆料稳定性最好,成型出坯体具有较好的烧结性能,真空烧结后相对密度最大;
(4)通过研究去离子树脂对 Y2O3浆料的湿法成型性的影响,在浆料中加入 18wt%去离子树脂时,分散时间为 25min,加入 36wt%去离子树脂时,浆料最佳稳定时间为5min;且加入 18wt%去离子树脂时,离心成型出坯体相对密度较大,经真空烧结后陶瓷体致密度较高且在 600-800nm 范围内透过率为 13%-15%。
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