武振飛 張弘毅 龐佳敏 陸麗芳

摘 ?要 ?本文中的氧化鋁喂料以石蠟基粘結(jié)劑為主要基體，研究了粘結(jié)劑的含量變化以及表面活性劑硬脂酸和蜂蠟的加入量對喂料的均勻性、流動性以及生坯強度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)粘結(jié)劑含量為14.16%時，喂料已經(jīng)混合均勻;硬脂酸的加入可以改善喂料的流動性，而蜂蠟的加入會使喂料的流動性變差，但可以提高生坯的抗彎強度。

關(guān)鍵詞 ?氧化鋁喂料;粘結(jié)劑;流動性;生坯強度

0 ?引 ?言

熱壓鑄成型可以制備形狀復(fù)雜的陶瓷制品，產(chǎn)品尺寸精度高，后續(xù)加工量低，有些制品甚至不需要后續(xù)加工，是制作異形陶瓷制品的主要成型方式。而粘結(jié)劑是制備熱壓鑄成型用喂料的關(guān)鍵，喂料的組成和制備技術(shù)決定了喂料的流動性和均勻性，對后序的成型性能和脫脂燒結(jié)都會產(chǎn)生很大的影響。

本文中的有機粘結(jié)劑以分子量低、流動性好的石蠟為主要成分，以硬脂酸和蜂蠟為表面活性劑和潤滑劑，研究粘結(jié)劑的含量以及硬脂酸和蜂蠟的加入量對喂料的均勻性、流動性及生坯強度的影響。

1 ?實驗部分

1.1實驗原料

實驗所用的氧化鋁粉體成分如表1所示。

1.2實驗方法

對氧化鋁粉體加0.5%的油酸進(jìn)行干法球磨，然后過篩得到預(yù)處理好的氧化鋁粉體。將稱量好的56#石蠟加入到90 ℃的雙行星混料機中進(jìn)行熔化，石蠟變成液態(tài)時依次加入蜂蠟等其它有機物進(jìn)行混合，待其完全融化后加入預(yù)處理的氧化鋁粉體進(jìn)行攪拌，當(dāng)氧化鋁粉體變成漿料時加入硬脂酸進(jìn)行充分混合，并進(jìn)行抽真空處理，最后得到石蠟基氧化鋁喂料。

1.3樣品表征與性能測試

坯體的強度采用三點彎曲法（GB/T4741-1999）在萬能試驗機上測試，試條尺寸為100 mm×12.7 mm ×4.15 mm。采用微電腦熔融指數(shù)測定儀（JX-9022-A）測定喂料的熔體流動速率，測試溫度為52 ℃。

2 ?實驗結(jié)果與討論

2.1粘結(jié)劑含量對氧化鋁喂料均勻性的影響

由于氧化鋁粉體過細(xì)，表面張力過大，在制備喂料的過程中很容易會出現(xiàn)團(tuán)聚，特別是在加蠟攪拌過程中極易出現(xiàn)結(jié)塊和團(tuán)聚現(xiàn)象，所以喂料的均勻性對后續(xù)的成型、脫脂燒結(jié)以及產(chǎn)品的性能影響很大。本文通過喂料的燒失量來評價粘結(jié)劑的含量變化對其喂料均勻性的影響。公式為：

M=1-S2/S02

其中M為混合料的均勻度參數(shù)，S2為喂料間粘結(jié)劑含量偏差，S02為配方粘結(jié)劑的含量方差，即S02=X（1-X），X為氧化鋁粉體含量。

由表2可知，隨著粘結(jié)劑含量的增多，混合料的均勻度參數(shù)越來越大，當(dāng)喂料中粘結(jié)劑含量超過14.16%時，M已經(jīng)基本上接近1，說明粘結(jié)劑含量為14.16%時，喂料已經(jīng)混合均勻。這是因為氧化鋁粉體顆粒較小，比表面積較大，對粘結(jié)劑的吸附量較大，當(dāng)喂料中的粘結(jié)劑含量較少時，在顆粒間起潤滑作用的粘結(jié)劑就會減少，粘性阻力增大，氧化鋁顆粒之間容易團(tuán)聚而不容易分散，使得喂料混合不均勻。

2.2粘結(jié)劑含量對氧化鋁喂料流動性及生坯強度的影響

圖1、圖2為不同粘結(jié)劑含量時喂料的熔融指數(shù)和生坯強度的變化曲線。由圖1、2可知，隨著粘結(jié)劑含量的增多，喂料的熔融指數(shù)呈近似線性增加，流動性提高;生坯強度呈先快速增加，再緩慢增加，最后降低的趨勢。

當(dāng)粘結(jié)劑含量較低時，喂料中的有機物體積比較低，粘結(jié)劑不能有效地包裹氧化鋁顆粒，同時在顆粒之間缺乏足夠的粘結(jié)劑起潤滑作用，使得喂料粘度增加，流動性降低。而坯體的強度由粘結(jié)劑的性能、粘結(jié)劑與粉體顆粒的結(jié)合狀況及固相含量決定。當(dāng)粘結(jié)劑含量較低時，喂料粘度較大，均勻性較差，坯體在成型過程中容易產(chǎn)生缺陷，從而導(dǎo)致生坯強度較低。隨著粘結(jié)劑含量的增加，顆粒間有足夠包裹以外的粘結(jié)劑，流動性增加，同時喂料的均勻性逐漸變好，生坯強度快速增加，當(dāng)增加到一定程度時，喂料已經(jīng)混合均勻，粘結(jié)劑對強度的影響效果不再明顯，此時喂料的固相含量對強度的影響起主要作用，故粘結(jié)劑含量繼續(xù)增加，喂料固含量減小，生坯強度降低。

2.3硬脂酸含量對喂料流動性和生坯強度的影響

圖3、圖4為硬脂酸含量對喂料流動性和生坯強度的影響曲線。隨著硬脂酸含量的增多，喂料的流動性提高，而生坯強度先快速增加，然后基本保持不變。

硬脂酸因為分子量小、改性強，能夠降低氧化鋁顆粒與粘結(jié)劑之間的界面能，改善兩者之間的潤濕性，同時在粘結(jié)劑和氧化鋁顆粒之間起橋梁作用，使氧化鋁顆粒和粘結(jié)劑能夠很好地粘結(jié)起來。在硬脂酸含量相對較低時，氧化鋁顆粒對硬脂酸的吸附量隨硬脂酸加入量的增加而顯著增加，所以硬脂酸的含量增加，喂料的流動性增加;而生坯強度隨硬脂酸含量的增加先快速增加，后變化不再明顯。因為隨硬脂酸含量的增加，喂料的均勻性逐漸變好，且純硬脂酸的強度比純石蠟的強度高，石蠟-硬脂酸混溶體系樣品的強度隨硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加;當(dāng)硬脂酸的含量較高時，喂料已經(jīng)混合均勻，硬脂酸對強度的影響作用不再明顯，繼續(xù)增加硬脂酸對強度影響效果較小。

2.4蜂蠟含量對喂料流動性和生坯強度的影響

圖5、圖6為蜂蠟含量對喂料的流動性以及生坯強度的影響曲線。蜂蠟作為一種表面活性物質(zhì)，可以改善喂料的成型及脫模性能。與石蠟相比，蜂蠟的熔點較高、分子量較大，極易形成網(wǎng)絡(luò)，在喂料中添加一定量的蜂蠟?zāi)軌蛟谡辰Y(jié)劑中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對氧化鋁粉體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)包覆。所以如圖6所示，隨著喂料中蜂蠟含量的增加，生坯的強度逐漸增大，實驗中觀察到，當(dāng)蜂蠟含量高于2%時，強度不再有明顯變化。由于蜂蠟的分子量較大，容易在喂料中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致喂料的粘度變大，流動性變差，如圖5所示，隨著粘結(jié)劑中蜂蠟含量的增加，喂料的流動性逐漸變差。

3 ?結(jié) ?論

（1）喂料的均勻性隨著粘結(jié)劑含量的增多而逐漸變好，當(dāng)粘結(jié)劑含量為14.16%時，喂料已經(jīng)混合均勻。

（2）粘結(jié)劑含量的適當(dāng)增加會提高坯體強度，增加到一定程度時，坯體強度增速減緩，粘結(jié)劑對強度的影響效果不再明顯，繼續(xù)增加粘結(jié)劑含量，生坯強度降低，喂料的流動性隨著粘結(jié)劑含量的增加而提高。

（3）粘結(jié)劑中硬脂酸含量的增加會顯著提高坯體強度，到達(dá)拐點后坯體強度變化不明顯;喂料的流動性隨硬脂酸含量的增加而提高。

（4）喂料中加入少量的蜂蠟?zāi)芴岣呱鲝姸?，超過一定量后對強度的影響效果不再明顯，喂料的流動性隨蜂蠟含量的增加而降低。

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