凝胶注模成型
注凝成型gelcasting工艺及其新发展
综合评述
注凝成型( gelcasting) 工艺及其新发展
薛义丹 徐廷献 郭文利 邹强
(天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室 ,天津大学材料学院 ,天津 300072)
摘 要 简要概括了注凝成型的工艺过程及其特点 ,着重介绍了低毒性凝胶系统的选择 、注凝成
注凝成型不仅适用于大尺寸部件的成型 ,也 同样适用于复杂形状部件的成型 。但复杂部件在 脱 模 时 还 存 在 一 些 技 术 问 题 。MoldSDF ( mold shape deposition manufacturing) 是一种制作模具的 方法 , 它是基 本 累 加 的 过 程 。图 1 所 示 为 应 用 MoldSDF 制备一个简单部件的成型过程 。MoldS2 DF 工艺在制备复杂形状的陶瓷部件时有 2 个显 著的优势 : (1) MoldSDF 工艺成型的样品的所有表 面可进行重复的机械再加工 ,以求表面光洁 、形状 精确 ; (2) 浆料可一次性注入 ,这样可以消除模具 的层界现象 ,避免在坯体中产生缺陷 。注凝成型 法与 MoldSDF 相结合 ,可以生产各种复杂形状的 部件 ,并且生产的部件具有良好的显微结构和机 械性能 。Stanford 大学已经该方法成功制备了氮 化硅涡轮转子和不锈钢转子[17] 。
二烯丙基酒石酸钾铵
双 官 能
N - N 亚甲基双丙烯酰胺 聚乙烯 (乙烯. 乙二醇 XXX) 脂
团 甲基丙烯酸盐[ 酯 ]
DATDA
烯丙基
MBAM
丙烯酰胺
PEG(XXX) DA 丙烯酸脂
PEG(XXX) DMA 丙烯酸脂
4. 1. 2 天然大分子的应用 许多从动植物中提取出来的纯天然水溶液大
无压烧结SiC凝胶注模成型工艺研究
２１ 实验原 料 ＿
１ 前 言
凝胶 注模成型 （ｅ—ｃｓｎ） ｇｌ ａｔ ｇ 最早 由美 国橡树 岭 ｉ
实 验选 用 的原料 为亚 微 米级 ＳＣ（ ｉ 宁夏机 械研 究
院提供， ０ ０ Ｄ５＝ ． ７
，烧结助剂为 ＢＣ和纳米级炭 ４
黑 ， 胶 浇注 成型 用 的单 体 丙烯 酰 胺 为化 学纯 （ 津 凝 天
Ｄ ｒａ－ ） ａ ｎ ｃ用作浓浆料的分散剂 。 ｖ －
２２ 实 验 工 艺 过 程 ＿
注 ， 是研 究大 多集 中在反 应 烧 结碳 化 硅 陶 瓷 ， 但 采用 不 同粒 度 的 颗粒 级 配 制备 出 固含 量 达 到 ５ｖ １ 而 ０ｏ％， 粘 度低 于 ｌａ 的浆 料并 通 过有 机单 体 的聚 合反 应进 ｐｓ 行 注模 成型 。无压 烧 结 的凝 胶 浇注 成型 却 鲜有 报
化 学试 剂公 司 ） ，交 联剂 和 引发剂 分别为 Ｎ， Ｎ一二 甲 基 双丙烯 酰胺 和过 硫酸 铵 （ 海试 剂厂 ）四 甲基氢 氧 上 ， 化 铵 （ ＭＡ ，５ Ｔ Ｈ）２ ％水 溶 液 （ 海 国 药 集 团化 学 试 剂 上 有 限 公 司 ） 聚 甲 基 丙 烯 酸 胺 （ＭＡＡ， 商 业 名 ， Ｐ
第 ３ 卷第 ４期 １ ２１ ０ ０年 ｌ ２月
《 陶瓷 学报》
Ｊ ＩＲＮＡ Ｌ ０ ０Ｆ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖ０． ． １ ３１ Ｎｏ． ４ Ｄ ｅ ．２ ０ ｃ ０１
文 章编 号 ：００ ２ ７ （０ ０ ０ － ５ ４ ０ １０ － ２ ８ ２ １ ）４ ０ ３ — ４
首先将 碳化 硅粉体 、 结助 剂分散 含有有机 单体 烧 丙烯 酰 胺和 交联 剂 Ｎ， 一二 甲基 双丙 烯酰 胺 的水 Ｎ 溶液 中 ， 后进 行球 磨 ， 磨 ｌ 时后 的浆 料边 搅拌 然 球 ２小 边 加 入 引发 剂 过 硫酸 铵 ， 分 搅 拌均 匀后 ， 浆料 注 充 将
压电陶瓷的成型方法
压电陶瓷的成型方法
压电陶瓷是一种重要的功能陶瓷材料，具有压电效应和介电效应，广泛应用于传感器、振动器、滤波器、电子陶瓷等领域。
成型是制备压电陶瓷的关键步骤之一，本文将介绍几种常见的压电陶瓷成型方法。
1. 热压成型法
热压成型法是一种常见的压电陶瓷成型方法，其主要原理是将陶瓷粉末加热至一定温度，然后施加一定压力，使其在模具中形成所需形状。
该方法具有成型精度高、成型时间短、成型效率高等优点，广泛应用于制备压电陶瓷件。
2. 注浆成型法
注浆成型法是一种将粉末与粘结剂混合后，将混合物注入模具中，在高温下烘干成型的方法。
该方法具有成型精度高、成型效率高等优点，适用于制备大型、复杂形状的压电陶瓷。
3. 热等静压成型法
热等静压成型法是一种将陶瓷粉末加热至一定温度，然后施加一定压力，在高温下烧结成型的方法。
该方法具有成型精度高、成型效率高、成型强度高等优点，适用于制备高强度、高密度的压电陶瓷。
4. 凝胶注模成型法
凝胶注模成型法是一种将陶瓷粉末与溶液混合后，在模具中注入，通过凝胶化后的陶瓷凝胶在高温下烧结成型的方法。
该方法具有成型精度高、成型效率高、成型强度高等优点，适用于制备复杂形状的压电陶瓷。
5. 旋转成型法
旋转成型法是一种将陶瓷粉末加入到模具中，在高速旋转的模具内形成所需形状的方法。
该方法具有成型精度高、成型效率高、成型强度高等优点，适用于制备圆形、对称形状的压电陶瓷。
压电陶瓷的成型方法多种多样，选择合适的成型方法可以提高压电陶瓷的成型效率和质量，满足不同工业领域的需求。
凝胶注模成型科技的原理及问题难点分析
刘 宏杰
（ 长江大学工程技术学院 ， 湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ２ ０ ） 摘 要： 文章分析 了凝胶 注模成型科技 的基础原理和类型以及活动步骤等等 内容。它的成本不高 ， 而且有着非常好的稳定性 ， 同 时得 到 的 胚体 的 密度 非 常好 ， 在 干燥 的 时候 不会 出现形 变现 象 ， 存 在 的不利 现 象较 少 ， 而且 强 度很 高 ， 能 够有 效 生产 。 关键词 ： 成型技术 ； 净尺寸成型； 凝胶注模成型； 胶 态成型
为 了改善 陶瓷 浆 料 的流 动 性 ， 提 高 浆 料 的 固 相 含量 ， 一 般 需 向 陶 瓷浆 料 中加 人少 量 的高 分子 聚合 物 作 为分散 剂 。当颗粒 表 面吸 附 上 有机 聚合 物 后 ， 其 稳定 机 制 已不 同于 单 一 的 静 电稳 定 机 制 ， 这 时 稳 定 的主要 因素是 聚合 物 吸 附层 的空 间位 阻作 用 ， 而 不 是双 电层 的 静 电斥 力 。吸 附 的高 聚物 对颗 粒 稳 定 的影 响有 ３点 ： （ １ ） 带 电聚 合 物 被 吸附 后 ， 增加 了颗 粒 之 间 的静 电斥 力位 能 Ｅ Ｒ； ｆ ２ ） 高 聚 物 的存 在通 常会 减 少颗 粒 间 的引力 位 能 Ｅ Ａ； （ ３ ） 粒 子 吸附 高 聚物后 ， 产 生 了一 种 新 的斥 力位 能 Ｅ Ｒ Ｓ ， 。 体 系 的总位 能 Ｅ Ｔ应是 Ｅ Ｔ ＝ Ｅ Ａ ＋ Ｅ Ｒ ＋ Ｅ Ｒ Ｓ ， 从 而 提 高 了能垒 Ｅ ０ ， 使 颗 粒更 加 稳定 而 不容 易 聚沉 。有 机 聚合 物 的加 人 量应 适 当 。 加入 量 过少 ， 粒 子对 聚合 物 的 吸附 远未 达到 饱 和 吸附 ， 那 么 它对 颗粒 的稳定 性 贡献 不 大 ； 若被 吸 附 聚合 物 所带 电荷 与粒 子 电 荷 相反 ， 则 会减 少粒 子 的带 电量 ， 降低 其表 面 的 Ｚ ｅ ｔ ａ 电位， 使 颗 粒 稳 定 性变 差 。 若 加 入 量过 多 ， 溶液 中存 在 一些 游 离 的高 聚物 ， 结果 易 造 成 高聚 物分 子链 在 颗粒 间桥 联 ， 引起 颗 粒 团聚 ， 导 致 浆料 粘 度 变 大 ， 而 难 以制备 出高 固相含 量 、 低粘 度 的浆 料 。 ４ 该项 工 艺 的关键 点 和面 对 的难题 ４ ． １高 固相 含量 、 低 粘度 浆料 的制备 。 干扰 固相 含 量 的关键 要 素 是 粉料 处在 媒 介 中 的特 性 表 示 ， 所 以一 般 可 以经 由选 取 优 秀 的分 散 物 质来 加 以调 节进 而 获取 较好 的浆 液 。 ４ － ２ 陶瓷浆 料 的可控 固化 。 在使 用该 项 工 艺 的时候 ， 浆 料 自身 的 可 控 固化非 常 的让 人 头疼 ， 其逼 迫 开展 固化性 质 的分 析 。经 由该 项 测 试来 明确 它 的 固化 性 。针 对凝 胶 点 ， 此 时塑 料 行业 中 已经对 其 有 了非 常精 准 的定 义 和 测试 措 施 。美 国橡 树 岭实 验 室 的 Ｙ ｏ ｕ ｎ ｇ Ａ Ｃ等 人 研究 了预混 液温 度 随凝 胶 反应 发 生 时 间的 变化 ， 定 义 了反 应 的诱 导期 ， 而且 论述 了其初 始 时 期 的凝胶 点 。很 多 的 科研 工 作 者也 分 析 了陶 瓷 等物 质 的 凝胶 点 ， 同时 设 置 了一 些 测 试 装 置 ， 体 系 探 索 了 干 扰 该数 值 的一 些要 素 。 ４ ． ３ 坯体 与 空气 接触 后 的表 面 剥落 。丙 烯 酰胺 在空 气 中聚 合 时 不 可避 免地 遇 到氧 阻 聚 的问 题 ， 从 而 导 致坯 体 表 面发 生 起皮 剥 落 的 现象， 影 响 陶瓷 坯体 的尺 寸 。美 国橡 树 岭实 验 室 在氮 气保 护下 进行 凝胶 注 模成 型 ， 解决 了氧阻 聚 的 问题 。 但在 实 际生 产过 程 中 ， 采 用 氮 气保 护 不仅 可 能使 工艺 条件 难 于控 制 ， 而且 会增 加 成本 。 ４ ． ４ 排胶 对 坯体 强度 及 其显 微结 构 的影 响 。 通 过分 析得 知 ， 在 排 胶的时候 ， 由于气温增加 了， 此时胚体的强度等 出现 了非常明显的 改 变 。低 于 ２ ０ ０ ％时 ， 坯体 强 度稍 有 下 降 ； ３ ５ ０ ～ ５ ０ ０ ￣ Ｃ 时， 因 为其 中 的 高 分子 网开 始 变弱 ， 它 的强 度很 明显 的 降低 了 。高 于 ５ ０ ０ ￣ Ｃ 时， 因 为 胚体 的 中的部 分 区域发 生 了烧 结 现象 ， 此 时 的强度 开 始增 加 了 。 ５ 结束 语 该 项技 术从 根 源之 中变 革 了过 去 的成 型技 术 。 它 是一 项费 用 不 高， 稳 定 性 优 秀 的成 型科 技 ， 它适 合 用 到那 些 形 状 繁 琐 的 陶 瓷 零 件 的 制作 工作 中。 如今 ， 该 项科 技 关键 将 重点 放 到微 米级 粉体 、 氧 化 物 陶 瓷 以及单 相 陶瓷 的成 型上 ， 很 少 涉及 到 纳米 级粉 体 等 。很显 然 要 在 这方 面加 以强化 。同时 ， 如 今 使用 的聚合 物 单 体丙 烯 酰胺 本 身 是 有毒的， 所 以没 有毒 素 的 工艺 将 会是 后 续探 索 的关键 点 。 由于 该项 ３ ． １静 电稳 定 机制 科 技 的进 步 ， 此 时的 制备 科 技 会 发 展 到一 个 全 新 的 时代 中 ， 此 时行 胶 体 的稳 定性 取 决 于胶体 颗 粒 之 间相 互作 用 的总位 能 Ｅ Ｔ ， Ｅ Ｔ ＝ 业 的发 展状 态 会更 为优 秀 。 Ｅ Ａ ＋ Ｅ Ｒ。Ｅ Ａ是 两颗 粒 之 间 的 范德 华 引 力 作用 所 产 生 的引 力 位 能 ， Ｅ Ｒ则 为两 颗 粒 间双 电 层 的静 电斥 力 作用 所 产 生 的斥 力 位能 。两颗 粒 要 聚集 在 一起 ， 必 须越 过 能垒 Ｅ ０ 。 可见 ， 提高 能 垒 Ｅ ０有 助于 颗粒 的稳 定 。而 能 垒 Ｅ ０的大小 取 决 于 颗 粒表 面 的 Ｚ ｅ ｔ ａ 电位 ， 若 降低 颗 粒表 面的 Ｚ ｅ ｔ ａ电位 ， 则颗粒 问的斥力位能减少 ， 能垒Ｅ ０也 随之 降 低。 当颗 粒表 面 的 Ｚ ｅ ｔ ａ 电 位为 零 时 ， Ｅ ０也 为零 ， 此 时稳 定性 最 差 ， 并 立 即产生 沉 淀 。 颗粒 表 面 的 Ｚ ｅ ｔ ａ 电位 受 介质 影 响 ， 所 以， 要 想得 到低 粘度 、 高固相含量 的陶瓷浆料 ， 应使体系的 ｐ Ｈ值远离其等电点 ， 使 粒子表面的 Ｚ ｅ ｔ ａ 电位 的绝 对 值最 大 ， 从 而使颗 粒 表 面 的双 电层 排斥 力起 主 导作 用 。 ３ ． ２ 空 间位 阻稳 定机 制
凝胶注模成型氧化锆陶瓷坯体的性能和显微结构分析
Ｖ０． ６ Ｎｏ ３ １１ ．
２０ ０ ７年 ７月
Ｊｄ ２ ０ ｌ． Ｏ ７
凝 胶 注模 成 型 氧化 锆 陶瓷 坯体 的性 能 和 显 微 结 构 分 析
徐 国 良 刘 忆 明 贺 与 平 易 中周
（ ． 山师范高 等专 科学 校 化学 系 ， １保 云南 保 山 ６８０ ；．云南省 分析 测试研 究所 ， 南 昆 明 ６０５ ； ７００ ２ 云 ５０ １ ３ 云 南红 河学 院 化 学 系 ， ． 云南 蒙 自 ６ １０ ） ６ １０
凝胶注模成型氧化锆陶瓷坯体的性能和显微结构分析
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第１ ６卷版 ）
Ｊｕｎｌｏ ｕ ｎｎ Ｎ ｔ ｎｌ ｅ ｎ ｅｓｙ Ｎ ｔｒｌＳｉ ｃｓＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｆＹ ｎ ａ ａｏ ａｔ ｓＵ ｉ ｒｉ （ ａ ａ ｃ ｎ ｅ ｄ ｎ ｉ ｉ ｉ ｖ ｔ ｕ ｅ ｔ ｉ
２． ｎ ａ Ｙｕ ｎ ｎ Ａｎａｙ ｉ ｎｄ Ｔｅ ｔｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ， ｎ ｎ ５ ０５１， ｉ ａ； ｌ ｔｃ ａ ｓｉ ｇ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓ ｔ ｔ Ｋｕ ｍｉ ｇ ６ ０ Ｃｈ ｎ ｉ
３ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆ ｏ ｇ ｅＣ ｌ ｇ ， ｎｚ ６ １０ ， ｈｎ ） ． ｅ ａｔ ｔ ｎ ｈ ｏ ｅｅ Ｍｅｇｉ ６ １０ Ｃ ｉ ｍｅ ｏ Ｈ ｌ ａ
摘 要 研究 了通 过添加 ２ ６ （ ． ％ 质量 分数 ） 水溶性高分子聚丙烯酰胺 到氧化锆 陶瓷悬浮体 中能 够消除在 空气 中凝胶注
模成型的坯体 的表面脱粉现象 ， 型出的形 状复杂的氧化锆 湿坯体 性能 良好 ， 成 均匀致 密． 并研究 了氧化锆 粉体加入 聚丙烯酰
胺前后在水中的分散特性 ， 同时对坯体 的抗 弯强度和显微结构进行 了详 细地测试 和观察 ．
凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷
点实 验室 Ｍ ｒ ，ａ ｎ ｙ 授等人提 出的［。 ａｋＡＪｎ ｅ 教 ｕ 它首次将传 艺 要求单体 在一定 条件 下形成 交联 大分子 。形成 聚合 物 统陶瓷工艺 和聚合 物化 学有机 结合起来 。开创 了在陶 瓷 成形 工艺 中利用 高分子单体 聚合进行成形 的技术 ［ 该技 ２ ］ 。
的 反 应 类 型 有 聚 合 和 缩 聚 两 种 形 式 。 由 于 缩 聚 反 应 有 小
分子如水 分子产 生 ，而 本实验 要求 原位 聚合形成 有一定
要求 尽量 减少水 分 ． 因此本 实验 术与传 统的工艺 相 比有 其独特 的优 越性 ：１ 可使 用 于复 形状 和强度 的固状坯体 。 （）
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２０ ０６年第 １ ２期
（ １０期 ） 第 ２
佛 山 陶 瓷
５
凝胶注模成形工艺制备高强度的氧化铝陶瓷
江 润 峰 周 竹 发
（ 州 大 学 材 料 学 院 江 苏 苏 州 ２ ５ ２ ） 苏 １ ０ １
摘
要
本文以氧化铝陶瓷为例 ， 研究 探讨 了凝胶注模成形 工艺中制备低粘度 、 固相 含量浓悬浮体 高 凝胶 注模 ， 氧化铝 陶瓷 ， 成形 工艺
Ｌ Ｐ ＥＥ 杂 的部 件成形 ； ２ 坯体 的强度 高 ， 坯 即可加 工成 一 定 采用 聚合反 应 。选 择引 发剂 ／ Ｓ和催 化剂 Ｔ Ｍ Ｄ的催 化 （） 生 体系 ， 过控制 温度 、Ｐ 通 Ａ Ｓ与 Ｔ Ｍ Ｄ的量 、 散剂等控 制反 ＥＥ 分 的形状 ；３ 坯 体较均匀 。其 工艺过程 如图 １ （） 所示 。
的关 键 技 术 ， 论 了分 散 剂 因素 对 粘 度 的 影 响 和 不 同 固相 含 量 对 坯 体 强 度 的 影 响 。 讨
凝胶注模结合冷等静压成型陶瓷坯体工艺研究
第38卷第12期硅酸盐通报Vol.38No.12 2019年12月BULLETIN OF THE CHIESE CERAMIC SOCIETY Depm b ez,2019凝胶注模结合冷等静压成型陶瓷坯体工艺研究杜苗凤，张培志，郭方全，祁海，何成贵,韩伟月(上海材料研究所，上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海200437)摘要：以A-03为研究对象，采用凝胶注模技术成型固相含量分别为45vol%,50vf%和54vol%的坯体，研究了冷等静压压力对凝胶注模坯体性能的影响。
研究表明：随着浆料固相含量升高，各坯体的相对密度增大,孔径和孔体积减小。
在0~500MPa之间，随着冷等静压压力的升高，各固相含量坯体的相对密度均增大。
在500MPa高压下，各坯体的相对密度均增大至60%，孔径和孔体积均减小至62nm和0.17mLg。
关键词:冷等静压；凝胶注模；氧化铝陶瓷；孔径分布中图分类号:TB321文献标识码:A文章编号：1001-1625(2019)12-84005Research on Ceramic Green Body Fabricated by GelcastingCombined with Colk Isostatic PressingDU Miao-feng，ZHANG Pei-zhi，GUO Fang-quan，QA Hai，HE Cheng-gui，HAN Wei-yue(ShanghacKeyLaboeaeoeyofEngcneeecngMaeeecaisAppiccaecon and Eeaiuaecon，ShanghacReseaech InseceueeofMaeeecais，Shangha c200437，Chcna)Absirahi:Ai2O3geeen bodcesweeefabeccaeed bygeicasecngeechncquewceh soicdsioadcngof45eoi%，50eoi%and 54eoi%，eespececeeiy.Thee f eceofcoid csoseaeccpee s cng(CIP)pee s ueeon ehepeopeeecesofgeeen bodceswaseeaiuaeed.Theeesuiesshowehaewceh ehecnceeaseofsoicdsioadcng，eheeeiaeceedensceyofeach bodycnceeases，ehepoeedcameeeeand poeeeoiumedeceeases.In ehe eange of0-500MPa，wceh ehecnceeaseofcoid csoseaeccpee s uee，eheeeiaeceedensceyofehe bodceswceh dc f eeenesoicdsioadcngcnceeases.Aeehehcgh pee s ueeof500MPa，eheeeiaeceedensceyofeach bodycnceeases eo60%，and ehepoeedcameeeeand poeeeoiumedeceeaseeo62nm and0.17mLyg.Key words:CIP；geicasecng；aiumcnaceeamcc；poeedcameeeedcseecbuecon1引言20世纪90年代初，Jenny和Omateta首次提出凝胶注模成型技术'10(,将传统陶瓷和高分子化学相结合,即将稳定分散的陶瓷颗粒原位固化在三维高分子网络中，可成型均匀的近净尺寸复杂陶瓷部件。
氧化铝陶瓷凝胶注模成型中料浆流变性研究
分 散剂 用 量对 料 浆 粘度 的影响 如 图 ３所示 。 从 图中可 以看 出 ， 散剂 加 入 量 为 ０５ 分 ．％时 ， 浆 料 粘 度最小 ， 动性 最好 ， 流 即分散 效果 最好 。 分 散 剂 的分 散作 用 主要 是 利 用 Ｄ Ｖ 理 论 ＬＯ 中 的静 电位 阻 稳 定 机 制使 料 浆 达 到分 散 和 稳 定 效 果 的【 分 散 的 胶体 颗 粒 表 面 吸 附 聚合 电解 ４ １ 。 质 后 ， 粒 之 间 的 团聚 效 应 减 弱 ， 颗 当分 散 剂 的 加 入 量 增 加 时 ，颗 粒表 面对 分 散 剂 的高 分 子 链 的 吸附 量 逐 渐 达 到 饱 和 ，悬 浮 体 系 的 电动 电位 增 大 ， 间位 阻 作 用使 得 颗 粒 间 的排 斥 能 提高 。 空 使 得 料 浆 的分 散性 和悬 浮 性 越 来 越 好 ．粘 度 逐 渐 下 降 。本 实 验 中 料 浆 的 ｐ 值 调 节 到 ９０左 右 ， Ｈ ． 分 散 剂 的加 入 量 小 于 ０３ ．％时 ． 着分 散 剂 量 的 随 增 加 ， 浆 的粘 度 降低 较 快 ： ０３ ０５ 料 在 ．％一 ．％之 间 时 ， 浆 的粘 度 变 化 不 是 太 大 ， 明原料 颗 粒 对 料 说
粘度 会 随之增 大 ， 不利 于注 模成 型 。 且 ， 度过 而 粘 大 。 使 陶瓷 泥 浆 内的 气 泡不 易 排 除 ， 大 了坯 会 增
传统 陶瓷成 型工 艺 和高分 子 化学 理 论基 础 之上 ，
其 构思 是使 用有 机 物 的水 溶 液 ， 溶液 在 一定 条 该
体 内 的气 孔率 ， 陶 瓷 的力学 性 能下 降 。因此 高 使
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溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液
浆料
注模
固化成型
烧结
排胶
干燥
脱模
机加工
凝胶注模成型工艺的优点
适用范围广，可制备单一材料和复合材料。 已发展为水基凝胶注模成型工艺。使用低黏度高固相 分数的水基浆料，使用的有机物含量少，坯体收缩少， 可制备与部件尺寸接近或相同的部件。 流动的液态浆料充分填充于模具中，可制备出复杂形 状部件。 生坯强度高，塑性较好，可机加工成更为精细的部件。 对模具要求不高，玻璃、塑料、金属和蜡等均可作为 模具。 由于预混液中除可排出的溶剂外，单体和增塑剂等可 以全部使用有机物，烧结后的部件纯净度较高。
1. HMAM工艺 使用羟基-甲基-丙烯酰胺 (hydoxymethylacrlamide，简称 HMAM)单体 代替传统注凝成型所需要的单体，该单体能 够在一定条件下自交联形成凝胶，且它配制 的浆料粘度较低、 固相含量较高，此外 HMAM 工艺凝固后较湿非常容易脱模，易于 实现规模化生产。
几种改进型凝胶注模成型工艺
2.
热可逆转变凝胶注模成型工艺(TRG工艺) 该工艺主要利用有机物的物理交联结合，而不 像传统的凝胶注模工艺靠化学反应聚合起结合 作用。在温度超过某一数值(如 60 ℃)时，其 混合物料呈自由流动的液态；而冷却至低于此 温度时，有机物形成物理连接，物料立刻转变 为物理凝胶结合的固态。在这种热可逆转变的 凝胶中加入高固相含量的粉体制成浆料后，浆 料仍保持此种热可逆转变性质。
凝胶注模成型工艺的技术关键
低粘度、高固相含量浆料的制备。 气泡的去除和氧阻凝的抑制。 料浆凝胶化的控制。 坯体的干燥及排胶。
凝胶注模成型工艺流程
粉体 催化剂、引发剂 40~100℃加热
溶剂+单体 +交联剂 +分散剂
预混液Biblioteka 浆料注模固化成型烧结
排胶
干燥
脱模
机加工
几种改进型凝胶注模成型工艺
单体(如AM或MAM)的交联聚合反应
链的引发反应
I2 2I
M I IM
式中，I2为引发剂，M为给定单体（至少有一个双键） 链的增长反应
IM M IMM M IM 2 M nM IM
n2
M
链的终止反应
IM
n2
M IM
m2
M IM
m n5
M
凝胶注模成型的原理
凝胶注模成型是一种近净尺寸原位凝固新型成 型技术，在低粘度高固相含量的料浆悬浮液中 加入少量的有机单体，然后利用催化剂及引发 剂，使悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维 网状结构，从而使液态浆料原位固化成型，然 后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结，得 到所需的陶瓷零件。
凝胶注模成型工艺流程
丙烯酰胺体系(AM+MBAM)
陶瓷粉末：选用目前工程陶瓷生产量最大的Al2O3 粉 料，并加入占陶瓷粉末质量 3 %的烧结助剂 (CaCO3 ,MgCO3 等)； 有机单体：丙烯酰胺(CH3CONH2 简称 AM)； 交联剂：N ,N′- 亚甲基双丙烯酰胺(C7H10N2O2简称 MBAM)； 催化剂：四甲基乙二胺(C6H16N2简称 TEMED)； 引发剂：过硫酸铵( (NH4)2S2O8简称 APS)； 分散剂：聚丙烯酸铵(PMAA-NH4)； p H 值调节剂：NH3· 2O H
凝胶注模成型
凝胶注模成型的定义
将有机单体、交联剂、引发剂、催化剂加入到 陶瓷料浆内，把料浆注入非孔模具内，用温度 诱导有机单体发生聚合反应而固化形成坯体的 成型工艺。 根据溶剂不同可分为水系的和非水系的两种形 式。若溶剂是水，则此方法称为水基凝胶注模 成型；若溶剂是有机溶剂，此方法称为非水基 凝胶注模成型，前者是后者发展起来的。
Thank you !