真空干燥在硅溶胶陶瓷型制备工艺中的应用

真空干燥在硅溶胶陶瓷型制备工艺中的应用曾明12，袁新强2，沈保罗陈正周2（1.四川大学材料科学与工程学院，四川成都610065；2.西华大学材料科学与工程学院，四川成都61003采用真空干燥的硅溶胶陶瓷型表面几乎无裂纹产生。试验得到硅溶胶陶瓷型的真空干燥工艺为：干燥温度80100C，干燥时间5h，真空度0.060.07MPa.重复试验得到硅溶胶陶瓷型收缩率（干燥收缩率和总收缩率）和抗压强度的期望为0.97、1.04和5.05MPa.结果表明，真空干燥可在硅溶胶陶瓷型制备工艺中应用。
硅溶胶有的优点，如：用于薄壳精密铸造时陶瓷型强度大，铸造表面粗糙度低；用其造型时比水玻璃造型质量好；代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件等。硅溶胶在熔模铸造业中的发展很迅速，而在陶瓷型铸造业中的发展相当缓慢。这主要是因为硅溶胶是一种水基粘结剂，其浆料的胶凝硬化主要取决于水分的蒸发，胶凝硬化时间很长（约1~2天），而且干燥条件不易控制，陶瓷型易产生裂纹等。
料胶凝硬化时间长的问题的研究工作。就硅溶胶陶瓷型的干燥工艺进行了研究和讨论，主要针对真空干燥在硅溶胶陶瓷型制备工艺中的应用进行，并对真空干燥工艺进行优化分析。
1试验部分1.1试验方法胶态成型技术制备硅溶胶陶瓷型湿坯料；真空干燥硅溶胶陶瓷型湿坯料。
1.2试验原料及配方1.3性能检测根据谈国强等的方法，对硅溶胶陶瓷型的干燥灵敏指数和收缩率进行检测；采用8GY数显式工程陶瓷压缩强度测试仪测量硅溶胶陶瓷型的抗压强度。
2结果与分析2.1真空干燥工艺采用真空干燥不仅可去除硅溶胶陶瓷型坯料中的大量水分，而且可消除硅溶胶陶瓷型表面开裂现象（见）。、3、4分别是真空干燥温度、时间和真空度对硅溶胶陶瓷型收缩率和抗压强度的影响。
16收到修订稿。
1作4-趣5邓柳d（四川人E！副教授抛！is收缩率和抗压强度的累积频率分布曲线。
0.07MPa真空度下干燥5h，收缩率约为1.01.1，抗压强度约5.0~5.5MPa，同时计算得到硅溶胶陶瓷型干燥收缩率、总收缩率和抗压强度的期望和方差（见表1.项目干燥收缩率）总收缩率）抗压强度/MPa期望方差试验表明，采用真空干燥硅溶胶陶瓷型可以防止表面开裂，且收缩率小，抗压强度较大。由表1可知，在80~100C和0.06~0.07MPa真空度下干燥5h，得到硅溶胶陶瓷型的收缩率和抗压强度的期望分别为0.97、1.04和5.05MPa，这与、3、4得到的结果基本一致。
1瓷信坯料内都的水分迅速排出1而定其收1缩变塍Hou！降低111随干燥时间和真空度的增加而急、剧增加，而抗2.3含水量对真空干燥工艺的影响分析含水量是影响硅溶胶陶瓷型尺寸精度和湿态强度的关键因素，而含水量直接的体现就是粉液比。粉液比越大，含水量越低，干燥速度可以相对较快，可提高真空干燥温度和真空度，降低真空干燥时间；粉液比越小，含水量越大，干燥速度不宜过快，要适当降低真空干燥温度和真空度，延长真空干燥时间，从而保证硅溶胶陶瓷型尺寸精度和湿态强度。
2.4真空脱水对硅溶胶陶瓷型强度的影响分析因真空脱水速度快，所以真空干燥可将硅溶胶陶少，终制备所得的陶瓷型相对比较疏松，强度较低，然而可通过控制适当的真空干燥工艺保证硅溶胶陶瓷型的湿态强度，如按照上述真空干燥工艺可制备抗压强度为5.05MPa的硅溶胶陶瓷型。
2.5真空干燥防止表面开裂原因分析真空干燥之所以可以防止表面开裂，主要是因为：（1）硅溶胶陶瓷型的干燥灵敏指数小，仅为0.164（试验测得；（2真空干燥可避免常压干燥容易产生的表面硬化现象，因为真空干燥硅溶胶陶瓷型内和表面的压力差很大，即压力梯度很大，水分很快逸出表面；（3硅溶胶陶瓷型真空干燥的收缩率小，由公式（1可知，干燥应力也较小。所示是湿物料的干燥应力-应变曲线。由可知，硅溶胶陶瓷型的干燥应变较小。
为自由收缩率。
由、3、4可知，硅溶胶陶瓷型的真空干燥大体可分为三个不同的干燥阶段，即物理-化学结合水逸出阶段、物理-机械结合水逸出阶段和干燥压实阶段。物理-化学结合水逸出阶段，收缩率随温度的升高而急剧湿物料的千燥应力-应变曲线压强度变化不明显。物理-机械结合水逸出阶段，收缩率随温度、时间和真空度的变化趋于稳定，抗压强度有大幅度增强，属于硅溶胶陶瓷型强度阶段。干燥压实阶段，收缩率均随温度、时间和真空度急剧上升，而抗压强度有明显的下降趋势，这是由于硅溶胶陶瓷型中部分粘附在硅溶胶胶体颗粒表面的耐火粉料被压散而进入空隙中，导致收缩率增加，抗压强度下降。
3结论（1真空干燥可在硅溶胶陶瓷型制备工艺中应用。
其真空干燥工艺为：干燥温度80~100C；真空度0.060.07MPa；干燥时间5h.（2对优化的真空干燥工艺进行重复试验，得到干燥收缩率、总收缩率和抗压强度的期望分别为0.97°、1.04和5.05MPa，稳定性好；（3）真空脱水会使硅溶胶陶瓷型的湿态强度降低，通过控制真空干燥工艺可获得湿态强度较大的硅溶胶陶瓷型；（4真空干燥可防止硅溶胶陶瓷型表面开裂，其主要原因是：硅溶胶陶瓷型的干燥灵敏指数很小，真空干燥收缩率小和无表面硬化现象。