1 前 言
熔融石英陶瓷具有熱震穩定性優異、熱膨脹系數小、導熱率低、耐玻璃及金屬液侵蝕等特點，因此在玻璃、冶金、有色金屬等行業被廣泛應用，如玻璃窯爐供料機用沖頭、料碗、勻料筒、供料道等，玻璃熔化用坩堝、浮法玻璃窯用閘板磚，冶金用水口、塞棒、金屬帶材熱處理輥底爐用輥套、低壓鑄鋁機用升液管、航天用導彈整流罩等等。目前，熔融石英陶瓷在現代工業中的應用已越來越廣泛。
隨著熔融石英陶瓷應用范圍不斷擴大，對制品幾何形狀的復雜性要求越來越高，而制備形狀復雜的制品，成型方法是關鍵，凝膠注模成型技術是目前制備形狀復雜、高性能和高可靠性陶瓷較理想的成型方法，該成型方法是利用加入料漿中的有機單體產生大分子原位網狀聚合反應，形成三維網絡并將陶瓷懸浮體中的粉料聚集在一起，而形成聚合物凝膠，經干燥后即形成坯體，其特點是：坯體均勻、生坯密度高、素坯強度高、是可進行生坯加工近凈尺寸成型好方法之一。
本文介紹了熔融石英陶瓷的凝膠注模成型技術。
2 實 驗
2.1實驗原科
本實驗采用的原料，熔融石英采用江蘇東海產熔融石英顆粒料，其化學組成見表1。
表l熔融石英的化學組成
組分 si02 a1203f203 na20 k20 cao mso
含量(wt%) 99.8 0.05 0.004 0.ou5 0.005 0.005 0.004
有機單體選用丙烯酰胺，采用工業純，交聯劑及引發劑均采用化學純。
2.2實驗過程
熔融石英濃懸浮體的制備采用兩步法，第一步先球磨制備細漿，萬孔篩余小于0.50-/0。第二步加入顆粒料進行混漿，以制備懸浮性好，含水率低（固相體積含量可達80%），比重大(1.96g/cm3左右)的料漿。
在實驗中有機單體的加入方式有兩種：(1)將單體、交聯劑與去離子水配成預混液，濃度為12%，用預混液直接配料入磨，加骨料時，將引發劑同時加入球磨，一起進行混漿。(2)加骨料時，將單體與交聯劑、引發劑同時加入球磨，一起進行混漿。其工藝流程如圖1：
方法1：
單體、交聯劑引發劑
配料一球磨一骨料一出磨一注模一熱固化一脫模一修坯一干燥÷脫脂燒結f聯劑、引發，
方法2： 單體、交l f0
圖1凝膠注模工藝流程圖
該工藝制備的料漿其固相含量大于80volo-/o，料漿的粘度低，將料漿注模，并在一定溫度(40—80c)條件下，引發有機單體聚合，使料漿原位凝固成型。脫模后再經較短時間的低溫干燥，就可得到生坯強度很高，一般可達20mpa，可進行機加工的坯體，坯體在1230，12500c下進行燒成，可得抗折強度40mpa，體積密度1.92g/crrr3，氣孔率120-/0的制品。圖2為凝膠注模工藝制作的夾層璃預熱預壓機托輥用瓷環等產品。現象可以得到緩解。事實證明球磨筒體及料漿因磨內料球的磨擦撞擊會溫度升高，當溫度超過35。c時就可能引起單體的部分聚合，從而影響料漿澆注性能。
3 實驗結果與討論
3.1球磨時間及溫度的影響
單體、交聯劑的球磨時間不宜過長，過長可導致單體的部分線性聚合，影響料漿澆注成型性能。造成此種現象的主要原因，是由于長時間粉磨會造成料漿溫度升高，使單體與交聯劑作用下產生聚合反應。如果將單體與交聯劑分兩次加入
3.2固化溫度的影響
凝膠注模時，單體的聚合反應是一個放熱反應，當發現坯體有微弱的溫升時，這表明聚合反應已經開始，為了加速其固化速度，凝膠注模法成型可在40 - 800c之間進行，溫度低時圊化時間長，溫度高時固化時間短，成型內徑40mm外徑loomm的瓷環，舳℃時固化時間為0.5小時，400c時固化時間為2小時。這是由于溫度高時單體和交聯劑在引發劑作用下，反應加速促進網絡結構的形成，我們可以根據制品的形狀大小，選擇確定合適的固化溫度。
3.3料漿ph值的影響
凝膠注模法成型所利用的化學反應通常以四甲基乙二胺（堿性）為催化劑，在催化劑條件下該化學反應可在常溫條件下進行。本實驗所制備料漿ph值在2—4之間，為酸性，并且遇堿易聚沉，因此本實驗不宜采用四甲基乙二胺（堿性）為催化劑，只宜熱固化。
3.4凝膠注模法成型的熔融石英陶瓷坯體在1230.1250c下進行燒成，可得抗折強度40mpa，體積密度1.92g/cm，氣孔率120-/0的制品。
3.5采用凝膠注模法成型的生坯干燥后強度高，一般抗彎強度可達20mpa，可直接進行車削等機加工。
3.6由于石英陶瓷料漿中含有大顆粒骨料且觸變性較強，難以成型薄壁異型制品，而采用凝膠注模法可以很好地成型各種異型熔融石英陶瓷制品。
4結 論
4.1熔融石英陶瓷可以成功地運用凝膠注模法成型，料漿中含固相的體積分數大于80%。
4.2凝膠注模法成型的熔融石英陶瓷在1230。1250ct燒成后，體積密度可達1.92g/cii13，抗折強度40mpa。
4.3通過控制固化溫度可以控制坯體適宜的固化時間。
4.4凝膠注模法成型的坯體經干燥后生坯強度高，可以直接進行機械加工。