中国粉体网讯 石英陶瓷又称熔融石英陶瓷、石英玻璃陶瓷、石英玻璃烧结制品，它是以熔融石英块或石英玻璃为原料，经过粉碎、成型及烧成工序而制成的一种烧结体，熔融石英陶瓷具有热稳定性好、热膨胀系数小、介电常数低、耐酸碱腐蚀性好、电绝缘性好、成本低等一系列优异性质，石英陶瓷广泛应用于宇宙飞船、火箭、导弹、雷达、原子能、电子、钢铁、炼焦、有色金属、玻璃等工业领域。
胶态成型所用的陶瓷浆料是由陶瓷粉料与水、有机物等介质组成的胶态体系。体系中的陶瓷颗粒分散性好，颗粒之间团聚少，并且陶瓷颗粒随着胶态体系的流动而能够成型为形状复杂的坯体，因此胶态成型在熔融石英陶瓷的制备中得到了广泛的应用。胶态成型主要包括：注射成型、气体辅助注射成型、直接凝固注模成型、温度诱导成型、电泳沉积成型、压滤成型、离心注浆成型和注凝成型等。
传统胶态成型工艺
（1）注射成型
注射成型是借助高分子聚合物高温熔融、低温凝固的特性使坯体成型后，再把有机物脱除。
优点：可成型形状复杂的制品、坯体尺寸精度高、制品结构均匀。
缺点：模具设计复杂、有机物排除困难。
（2）气体辅助注射成型
气体辅助注射成型是一种通过在聚合物熔体中加入气体，使成型过程更容易进行的成型方式。
a：熔体 b：气体引入 c：气体保压 d：气体排出和脱模
气体辅助注射成型原理图
优点：由于在流动状态下各方向的压力相同，避免了料浆的定向行为，使坯体具有更好的尺寸稳定性，避免了坯体内部翘曲；气体辅助成型的坯体具有更薄的管壁，即应用相同的原料可以生产管径更大的产品，因此，降低了原料成本，提高了生产效率。
缺点：料浆热性质及工艺过程难以控制。
（3）直接凝固注模成型
将生物酶技术、胶态化学及陶瓷工艺学融为一体，通过改变料浆pH值，或者增加料浆体系中离子强度从而降低粉体表面电荷来成型。
直接凝固注模成型示意图
优点：料浆不需有机添加剂，坯体不需脱脂，产品结构均匀，相对密度高，可成形大尺寸、形状复杂的产品。
（4）温度诱导成型
此成型原理是利用物质溶解度随温度的变化产生凝胶化成型。温度诱导成型制备的浆料固相含量高，有机物含量低。
优点：需要少量的有机添加剂，减轻了有机物的排除过程，坯体中的气孔少。
（5）电泳沉积成型
电泳沉积成型是以水基陶瓷浆料为基础的成型工艺，电泳成型的陶瓷浆料应有良好的分散性，保证料浆颗粒能沉淀到电极上。
优点：简单、灵活、可靠。
（6）离心注浆成型
离心注浆成型结合了湿态粉末制备和无应力致密化技术的优点，用来制备大体积、近净尺寸形状的陶瓷产品，粉末湿态处理避免了由于团聚及其它影响因素造成的缺陷。
缺点：该成型方法由于形状和造价的限制，目前还处于实验室研究阶段。
（7）压滤成型
压滤成型是在注浆成型的基础上加压发展得到的。影响压滤过程的因素为坯体中的压力降、液体介质的粘度、坯体的表面积、坯体中空隙的分布情况及压滤成型模具。
压滤成型示意图
2.先进的胶态成型工艺——注凝成型
注凝成型工艺是20世纪90年代以来出现的一种新的胶态成型工艺，是美国橡树岭国家实验室M.A.Jammey等人首先发明的，是传统的胶态成型工艺与有机化学理论的理想结合。
注凝成型原理是将有机聚合物单体、交联剂配成前驱体溶液，将陶瓷颗粒加入到前驱体溶液中，制成低粘度、高固相含量的料浆，然后加入引发剂及催化剂，将料浆加入模具中，在一定的温度条件下，有机聚合物单体交联聚合成三维网络状聚合物凝胶，并将陶瓷颗粒原位粘结而固化形成坯体。
熔融石英陶瓷注凝成型工艺流程图
传统胶态成型方法均存在一些缺点，如注浆成型的坯体在厚度方向上形成密度梯度分布，坯体干燥变形，且强度较低，不能机械加工；注射成型坯体强度和均匀性好，但有机物含量高，有机物排除困难；压滤成型需特制多孔模具，成型坯体也存在均匀性差、强度低等问题；直接凝固注模成型坯体均匀性取得了较大的提高、但成型坯体强度也较低。
几种胶态成型方法对比
因此，熔融石英陶瓷注凝成型不仅兼具了其它胶态成型的优点，且克服了其它胶态成型方法的缺点，具有以下特点：
坯体强度高，可机械加工成形状复杂的陶瓷部件；
得到的坯体整体均匀性好，可降低烧成温度，并大大提高了陶瓷部件的可靠性；
与注射成型相比，注凝成型方法有机物含量少，无脱脂排塑的困难；
注凝成型可做到近净尺寸成型；
固化反应时间可根据成型过程中料浆处理、充模、动态作用等过程所用时间长短的要求，通过调整引发剂的加入量来进行控制；
对设备要求简单、操作方便。
综上，在制备熔融石英陶瓷方面凝胶注模成型有着巨大的优势，可以有效的控制材料的显微结构、减少材料内部的各种缺陷、提高材料的力学性能和使用的可靠性。
参考资料：
赵增宝.熔融石英陶瓷制备技术及性能检测方法与表征
吕锋.高致密度熔融石英陶瓷研究
文定.注凝成型工艺制备熔融石英陶瓷过程的研究
张浩益.动态注凝成型法制备高强高致密熔融石英陶瓷的研究
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