第八章 干燥脱脂.pdf

第八章干燥脱脂和 坯体微观结构表征 前言 在烧结之前，通过前几章所介绍的方法制备的胚体还需要其它的过程 处理，其中干燥和除掉有机物是其中最为重要的几个过程 干燥：一般指讲固体的液体蒸发出去，通常是把热转移到周围环境 中，通常会引起精细的收缩 脱脂：一般指的是从胚体中除去粘合剂和其他有机添加物大多数情况 这一过程通过加热到低于烧结温度的高温来完成。理想状况下脱脂能 尽可能完全的除掉有机添加物而不影响胚体的精细的堆积状况和产生 新的微观结构。脱脂在陶瓷制备中一个重要的过程，特别是对于带铸 和注射成型等含高浓度粘合剂的胚体 精细陶瓷的干燥 • 精细陶瓷中，固相包含着很多刚性的微米级颗粒或微粒grain ，在第五 章中所讨论的凝胶的干燥原则同样适应于精细陶瓷，但还有一些重要 的不同： 1. 在精细陶瓷中没有观察到像在聚合的凝胶中那样观测到很大的干燥 拉应力。线性收缩只有10%，远小于凝胶中的50%. 2. 陶瓷中的气孔也很大，所以渗透性更大，液体流动更容易，细毛细 血管压力。 颗粒层的干燥——沉积成环 • 这个沉积特性环的是由于毛细流 动引起。干燥中的点滴和底部的 颗粒之间的销连接确，可以使水 分保由内而外补充，从而保持持 续的蒸发。 • 开始时，边缘地区的液流固化形 成一个环。 • 随着干燥过程的继续，边缘区域 的液流达到了一种饱和状态,液流 带着粒子来到边缘地区，在饱和 的环和过饱和的悬浊液之间沉积。 Fig.8.1 稀释的胶状的颗粒在干燥过程中呈 • 如果想减少胚体的裂纹和扭曲， 现出明显的颗粒移动，导致沉积出一个环 干燥过程中水分分布运动很重要 颗粒层的干燥 • 开始有同样水分含量的条状的粘土，在不变的空气条件下对一条边进 行干燥，这种模型得到了最广泛的关注，尝试对这些实验数据用数学 理论进行解释 图8.2 (a)颗粒膜的干燥过程.(b)粉浆浇注（slip-casting ）过程 • 服从幂函数m=t1.3 （m：环的质量，t ：时间），与基层种类，载体流 动，和沉积的固体无关，并被稀胶状悬浊液观察实验证实 • 沉积环的结构受多个因素的影响，如悬浊液胶体的稳定性和颗粒的浓 度，它提供了一种很好的制作良好表面花纹的方法 薄膜干燥 • 在刚性的基板上沉积薄膜会在膜平面上经历双向拉伸应力：液体的 毛细作用会使薄膜产生收缩趋势，但刚性基板会阻止这种收缩，所 以涂层上会产生拉伸面内应力 • 静电稳定，无粘结剂的悬浊液制的薄膜在干燥过程中发现：当薄膜 的厚度大于某一临界值 （~50 μm）时，无论干燥速率是多少，薄膜 总会自发产生裂纹。临界断裂厚度可用线弹性断裂模型来解释 • 临界断裂厚度主要与以下因素有关