粉漿澆注成形

粉漿澆注(slip casting)是一種陶瓷工業中套用了二百多年的成形技術。20 世紀中期,採用粉漿澆注成形製備了金屬粉末、碳化物、復化物、明化物、硬質合金、不鏽鋼等,最早將粉漿澆注套用於金屬粉未成形的是德國的Reichmann,他將金屬粉末與水的懸浮液倒人石膏模,利用石膏模從懸浮液中把水吸出。粉漿澆注成形被認為是製取複雜形狀大件粉末冶金製品的有效方法之一。

漿澆注工藝的基本過程為: 將粉末與水(或其他液體,如甘油、酒精等) 製成一定濃度的懸浮粉漿,注人具有所需形狀的石育模中; 多孔的石膏模吸收粉漿中的水分(或液體) 從而使粉漿物料在模內得以密實並形成與模具型面相應的成形注件,待石膏模將粉漿中液體吸千後,拆開模具便可取出注件。
粉漿澆注包括以下主要步驟:
(1) 粉漿的製取
粉漿是由金屬粉末(或金屬纖維) 與母液構成的。母液通常是加人各種添加劑的水溶液,添加利有款結制、分做利、懸浮劑或稱穩定劑,除氣利和滴定劑等,黏結劑是把粉末體在因化乾燥時粘接起來。生產上常用的黏結劑有藻朊酸鈉、聚乙烯醇等。分散劑與懸浮劑的作用在於防止顆粒聚集,製成穩定的懸浮液,改善粉末與母液的潤濕條件並且控粉末的沉降速率。水是一種極佳的分散劑,但易使金屬粉末氧化而難以獲得穩定的懸浮液,故常需再加人一定數量的某些懸浮劑。常用懸浮劑有復水、鹽酸、氯化鐵、矽酸鈉等。藻阮酸納也是一種優良的分散懸浮劑。除氣劑的作用是排除黏附在粉末表面上的氣體,常用的除氣劑有正辛擎。滴定劑的作用是控制粉漿的酸鹼度,調節粉漿的黏度。常用的滴定洲有苛性鈉、復水、鹽酸等。粉漿的製取是將金屬粉末與母液同時倒人容器內不斷攪拌,直至獲得均勻無顆粒聚集的懸浮液為止。懸浮粉漿需要除去吸附在粉末表面上的氣體。
(2) 石膏模具的製造
一般可按通常的石膏模製造工藝來製造,但應當注意石音粉的粒度及其組成。提高石膏粉末的分散度有助於提高模具的吸水能力。石膏模的製造程式是,先將石膏粉與水按1.5 :1的比例混合併加人1%尿素拌和均勺澆人型箱中,待石膏稍乾即可取出型芯,再將石膏模在313~323K 乾燥。乾燥好的石膏模輕輕敲擊時可發出清脆的聲音。
(3) 澆注
為了防止澆注物粘接在石膏模上,澆注前應將塗料噴塗到石膏模壁上,這種塗料通常稱為離型劑。常用的離型劑有矽油。此外,還可以在石膏模壁上塗一薄層肥皂水以防止粉末與模璧直接接觸。同時,肥皂膜還可以控制石膏模的吸收水分的速率,防止注件因收縮過快而產生裂紋。
(4) 乾燥
粉末一黏結劑混合物粉漿注人石膏模後,靜置一段時間,石膏模即可吸去粉漿中的液體。實心注件在澆注1~2h後即可拆模。空心注件則視粉漿的沉降速率和所需要厚度確定靜置時間。注件取出後小心去掉多餘料,將注件在室溫下自然乾燥或在可調節乾燥速率的裝置中進行乾燥,其時間長短視零件的大小而定。還有一種類似於粉漿澆注的方法是帶狀澆注成形(tape cating)。帶狀澆注用於成形薄板,如電池電極、釺焊層、微電子基板、鋼板等的成形。

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