已知“孔隙结构”是影响多孔氧化铝陶瓷材料应用的主要因素之一,而孔隙结构的形成主要取决于制备工艺与技术,其中以成型方法最为关键。因此下面便来了解一下都有哪些工艺可供选择。
1、挤出成型工艺
将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型,经过高温烧结处理后就可以得到典型的多孔陶瓷材料,即蜂窝陶瓷。其基本工艺流程为∶配料→球磨→陈腐 →成型→干燥→烧结,该工艺的优点为可以根据实际需要对多孔陶瓷体的孔形状以及孔径大小进行精确设计,其缺点是不能制备复杂孔道结构以及小尺寸孔洞的多孔材料,同时对从模具中挤出的坯料的塑性有较高要求。
2、颗粒堆积成孔工艺
依靠粗颗粒之间的堆积及利用颗粒结合部形成的微孔结构。粗的颗粒靠细粒熔化粘合,也可以加入易熔的粘结剂使粗颗粒与细颗粒结合。这种工艺可通过调整颗粒级配从而对孔洞结构进行控制,制品的孔隙率一般为20%~30%左右,若在坯料中加入碳粉、木屑、石墨、淀粉、塑料等造孔剂,高温下使其挥发或燃尽可将整体孔隙率提高至75%左右。
3、添加造孔剂工艺
添加造孔剂工艺是通过在陶瓷坯料中添加占据一定空间的造孔剂,经过高温烧结后,造孔剂离开陶瓷基体留下孔洞而形成多孔结构的陶瓷。该工艺可通过改变造孔剂的种类、造孔剂颗粒的形状、粒径以及制备工艺来精确设计制品的孔洞大小、孔道结构及分布情况,但其缺点是难以获得高气孔率制品。
4、溶胶凝胶法
溶胶-凝胶法(sol-gel)是指用含高化学活性组分的化合物作为前驱体,在液相下将这些原料充分混合均匀,然后使其进行水解、缩合化学反应,反应后会在溶液中形成稳定的透明溶胶,溶胶体经过缓慢聚合,形成三维空间结构的凝胶体。凝胶形成后,经过干燥、烧结固化处理,制备出分子甚至纳米结构的材料。再根据所需获得的多孔陶瓷材料的性能需求,将前躯体进行水解、溶胶、凝胶、老化和干燥,最终通过热处理工艺使材料成型。
5、冷冻-干燥法
冷冻-干燥法是在控制冰生长方向的同时完成水基陶瓷浆料的冻结,然后在低压下干燥使冰升华而得到多孔陶瓷材料的一项新技术。该法具有收缩率小、烧结过程容易控制、孔密度范围大、较高的机械强度和环境适应性强等特点。
6、凝胶注模工艺
凝胶注模技术是一种新开发出的多孔陶瓷材料成型技术,这种新的成型技术采用的是非多孔结构模具,将配好的浆料注入模具后,利用浆料内部或少量添加剂的原位化学反应作用使陶瓷浆料原位凝固形成坯体,获得具有良好微观均匀性和较高密度的坯体,从而显著提高制品的机械强度和力学性能。凝胶注模工艺的主要特点有:①浆料中固体含量高,制品显微结构均匀;②凝固时间可调,材料力学性能好;③工艺简单、成本低,适合大批量生产。


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