凝膠注膜成型

1、.,凝膠注膜成型工藝,.,主要內(nèi)容, 凝膠注膜成型工藝簡(jiǎn)介 凝膠注膜成型工藝特點(diǎn) 凝膠注膜成型工藝流程圖 凝膠注膜成型工藝的基本原理 凝膠注膜成型工藝的發(fā)展趨勢(shì) 參考文獻(xiàn),., 凝膠注膜成型工藝簡(jiǎn)介,凝膠注膜成型(gelcasting) 是繼注漿成型、 注射成型之后發(fā)展起來(lái)的又一種近凈尺寸成型工 藝，由美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制開發(fā)成功，現(xiàn) 已實(shí)現(xiàn)al2o3 和si3n4 的工業(yè)化生產(chǎn)。它克服注 漿及注射成型的缺點(diǎn),繼承它們的優(yōu)點(diǎn),成為一種 獨(dú)具特色又極具前景的新型陶瓷成型工藝。,., 凝膠注膜成型工藝特點(diǎn),gelcasting基于傳統(tǒng)的陶瓷制作工藝和有機(jī)化學(xué) 知識(shí)的結(jié)合，將陶瓷粉末分散在有機(jī)單

2、體溶液中，有機(jī) 單體在催化劑/ 引發(fā)劑或熱作用下，發(fā)生原位聚合反應(yīng) 形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將陶瓷粉末包裹其中，成為硬實(shí)的壞體。 相對(duì)注漿成型來(lái)說(shuō)，gelcasting 成型周期短，制 品的結(jié)構(gòu)與密度均勻，性能穩(wěn)定可靠；與注射成型相 比，凝膠注模成型不需要昂貴的成型模具，一般以水作 分散介質(zhì)，只需少量的粘合劑，因此不需要嚴(yán)格的排膠 工序，適合批量生產(chǎn)及特殊制件的一次成型。,.,綜上所述， gelcasting 工藝特點(diǎn)為： (1)工藝過(guò)程時(shí)間短、所用設(shè)備價(jià)廉，制作成本低； (2)制品的結(jié)構(gòu)和密度均勻，對(duì)制品的形狀與尺寸受限制??； (3)有機(jī)單體含量低，產(chǎn)品尺寸精度高，坯體強(qiáng)度高（可達(dá)30mpa），可進(jìn)行機(jī)

3、械加工，適宜進(jìn)行較復(fù)雜的成型加工。,., 凝膠注膜成型工藝流程圖,.,gelcasting工藝的基本原理是在低粘度高固相含量的料漿中加入有機(jī)單體，在催化劑和引發(fā)劑的作用下，使料漿中的有機(jī)單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使料漿原位固化成型。然后再進(jìn)行脫模、干燥、去除有機(jī)物、燒結(jié)，即可得到所需的陶瓷零件。, 凝膠注膜成型工藝的基本原理,., 凝膠注膜成型工藝的發(fā)展趨勢(shì),凝膠注模成型工藝自問(wèn)世以來(lái)，得到了迅猛發(fā) 展，其應(yīng)用前景極為廣闊，值得進(jìn)一步研究開發(fā)，其 今后的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面。 應(yīng)用領(lǐng)域的拓展 環(huán)境友好型凝膠體系的開發(fā) 合理的凝膠固化方法的研究 與激光選區(qū)燒結(jié)成型技術(shù)聯(lián)用 熱可逆凝膠

4、注模成型的發(fā)展,., 參考文獻(xiàn),1 杜蛟 . 超細(xì)二氧化鋯凝膠注模成型研究d.河北理工大學(xué)，2008 2 杜景紅,史慶南 ,嚴(yán)繼康等.凝膠注模在pmn-pzt壓電 陶瓷中的應(yīng)用j.昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院, 2005 (8):1229-03 3 彭珍珍，蔡舒，吳厚政.陶瓷的凝膠注模成型及其 研究現(xiàn)狀j.天津大學(xué)教育部高溫結(jié)構(gòu)陶瓷及工程加工 技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2004 4余琴仙,包鎮(zhèn)紅,苗立峰.氧化鋁凝膠注模成型的工藝 研究j.江西省陶瓷工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2009(8): 0027-03,.,請(qǐng)?zhí)岢鰧氋F意見(jiàn),謝謝,., 應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,gelcasting 工藝首先是針對(duì)氧化鋁陶瓷研制開

5、 發(fā)的,后來(lái)美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室又成功地將其應(yīng)用于 氮化硅陶瓷部件的工業(yè)化生產(chǎn)。 近年gelcasting已經(jīng)用生產(chǎn)各種陶瓷制品，從單 一組分到復(fù)合組分，從簡(jiǎn)單的片狀、管狀、到復(fù)雜的 葉片、齒輪、渦輪轉(zhuǎn)子，從結(jié)構(gòu)陶瓷到功能陶瓷。 今后，該工藝的應(yīng)用還應(yīng)進(jìn)一步拓展，從非金屬 粉末要逐步推廣到金屬領(lǐng)域，其尺寸范圍要進(jìn)一步擴(kuò) 大，目前主要應(yīng)用于微米級(jí)顆粒成型和較粗的耐火材 料成型，納米顆粒的應(yīng)用相對(duì)較少，細(xì)、密、勻、純 是性能優(yōu)良材料的必要條件，因此研究納米級(jí)顆粒注凝有助于高、精、尖材料的發(fā)展。,., 環(huán)境友好型凝膠體系的開發(fā),最初的gelcasting 工藝采用非水溶性丙烯酸 凝膠體系,具有一定的

6、毒性，既不利于操作人員的身體 健康，又會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一定的危害，因此積極尋求健 康無(wú)毒的凝膠體系勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)外的研究者已經(jīng)在 這方面做了很多有益的探索，如低毒性的甲基丙烯酰 胺、無(wú)毒的藻酸鹽、天然凝膠大分子等都得到了較好 的應(yīng)用。但研究者的目標(biāo)并未到此結(jié)束，尋找一種高 效無(wú)毒的凝膠體系一直是他們孜孜以求的目標(biāo)。隨著 全球環(huán)保和人類健康意識(shí)的日益增強(qiáng)，天然無(wú)毒的生 物材料（如明膠、瓊脂、殼聚糖等單體）成為研究者 的首選材料。,., 合理的凝膠固化方法的研究,當(dāng)前的固化方法基本上沿用了高聚物合成中的升溫 法，即將濃懸浮體漿料注模后，通過(guò)對(duì)模具加熱，使體 系溫度升高至4080，然后在此溫度下保溫一定

7、時(shí) 間，凝膠前驅(qū)體在引發(fā)劑作用下發(fā)生凝膠化反應(yīng)，形成 三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)原位固化成型。 參考高分子凝膠化學(xué)理論并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，發(fā)明了 一種氧化還原法引發(fā)陶瓷料漿凝膠化新技術(shù)。該技術(shù)以 過(guò)硫酸銨-亞硫酸銨水溶液作為氧化還原劑，混合后一 次性加入（也允許分別加入）料漿中，攪拌均勻后注 模，在室溫下靜置即可使料漿快速均勻凝膠化。,., 與激光選區(qū)燒結(jié)成型技術(shù)聯(lián)用,與激光選區(qū)燒結(jié)成型技術(shù)（sls）聯(lián)用，可以成型 復(fù)雜形狀的陶瓷制件。首先用一種聚合物通過(guò)sls成型 出所需的自毀性模具框架(該框架結(jié)構(gòu)正好與所需的陶 瓷制件的理想形狀相反，稱為聚合物反型)，然后將配 制好的用于成型pzt的gelcast

8、ing陶瓷漿料注入該反型 模具中。 在后續(xù)的燒結(jié)過(guò)程中，聚合物反型被整體燒掉,凝 膠化的pzt坯體由于具有很高的強(qiáng)度而成功地保持了其 形狀，直至燒結(jié)完成，得到形狀及尺寸精度都很高的 pzt制件。,., 熱可逆凝膠注模成型的發(fā)展,普通gelcasting工藝中的凝膠過(guò)程是化學(xué)過(guò)程，凝 膠結(jié)構(gòu)為不熔融的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此帶來(lái)一些問(wèn) 題：漿液必須現(xiàn)用現(xiàn)配；注漿后殘留于流道和模 腔中的漿料由于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而難以清除，影響下次 使用。新型的熱可逆gelcasting工藝可以解決以上問(wèn) 題。 熱可逆gelcasting（trg）是一種新型凝膠注模成 型工藝，它包含一個(gè)快速可逆的交聯(lián)過(guò)程以形成聚合 物網(wǎng)絡(luò)。與普gelcasting工藝的不同之處在于該交聯(lián) 過(guò)程是物理過(guò)程，而非化學(xué)過(guò)程。,.,其中所使用的可逆聚合物凝膠為一種三嵌段共聚 物，中間嵌段可以選擇性地溶于有機(jī)溶劑中。溫度低 于60時(shí)，三元共聚物的端部嵌段聚集成納米尺寸的 球形區(qū)域，無(wú)規(guī)則分布于溶劑中，中部的線型嵌段起