1。4。3渗透全瓷技术
在高温下,将特殊的玻璃渗透进氧化铝骨架中。使用CAD/CAM技术可以简化工序,直接将坯块加工成想要的外形。
1。4。4计算机CAD/CAM技术
利用计算机辅助技术,直接将玻璃陶瓷或Y-TZP块[12]切削成形,缩短了加工时间,提高了加工精度。但是系统设备昂贵,材料成本高,因此应用的并不是十分广泛。
1。4。5瓷沉积技术
将悬浮液中的陶瓷颗粒沉积在电极表面,形成陶瓷层。工艺简单,但是沉积层质量受陶瓷颗粒大小、电压、温度、溶剂、分散剂及其浓度、悬浮液PH值等因素影响。
1。5 电泳沉积
电泳沉积作为应用在先进陶瓷材料和涂层处理的新兴技术,因为适合多种材料、成本低、设备简单,所以在学术界获得了越来越多的关注。1808年,俄罗斯科学家Ruess观察到水中粘土颗粒在电场作用下移动。但是这项技术的首次应用是在1933年,美国一项沉积氧化钍的专利。尽管电泳沉积现象有着广泛的理论和实验支持,Hamaker首次电泳陶瓷材料[13],但是直到20世纪80年代才应用于先进陶瓷材料。
1。5。1电泳沉积技术概述
电泳沉积是陶瓷生产的工艺之一,有着成型时间短,设备简单,基板形状限制少,无需粘合剂的优点。相较于其他成型工艺,电泳过程可以针对需要修改,非常灵活。如:只需要简单变化基板的形状和电极设计就可以在平面,圆柱体等形状上成型。特而且电泳沉积可以通过改变电泳时间,施加电压轻松控制涂层厚度和形貌。电泳沉积过程中,分散在悬浮液中的带电粒子在电场的作用下沉积到具有相反电荷的导电基板上。
电泳沉积和电镀是容易被混淆的两个概念,他们之间的基本区别是前者基于悬浮液中的固体颗粒,而后者基于盐溶液中的离子[14]。根据沉积的电极的不同,电泳沉积可分为阴极电泳沉积和阳极电泳沉积。粒子带正电荷沉积在阴极上的过程称为阴极电泳沉积,带负电荷的粒子沉积在阳极的过程称为阳极电泳沉积。在粒子表面进行适当的改变可以任意转变两种沉积方式。
1。5。2电泳沉积影响因素
电泳沉积机制可简化为悬浮液中的带电粒子在电场作用下沉积在电极上。因此悬浮液和电泳时的参数包括电极,电压,沉积时间等直接决定了电泳沉积的特点。电泳沉积时,电流受到带电粒子和自由离子共同影响,此时沉积体积与电流的关系并不是简单相关。但是,当自由离子的数量可以很少(例如:丙酮),所携带的电流就可以忽略不计。此外,带电粒子的沉积也会抑制后续的沉积效率。当然,初期的影响不大。
(1) 悬浮液参数
鉴于悬浮液的特性,溶剂、粉体表面性质、添加剂的种类和浓度等都是需要考虑的参数,其中最重要的是分散剂。
①粒子尺寸
虽然对于适合电泳沉积的颗粒大小没有明确规定,但是一些成功的先例表明沉积效果最好的颗粒大小是在1~20μm之间。但这并不意味着超出尺寸范围的颗粒无法电泳沉积。近年来,电泳沉积技术越来越多的被用在纳米材料上,成为纳米材料发展的重要推动力。为了获得均匀、光滑的沉积,悬浮液中颗粒保持完全的分散稳定很重要。较大颗粒电泳的主要问题由于重力它们更倾向于沉降。因此很难从大颗粒的悬浮液得到均匀的沉积。电泳沉积沉降中的悬浮液会产生沉积梯度,即当电极垂直放置的时候,底部比上方沉积的更厚。除此之外,电泳沉积较大的颗粒时,不仅需要一个非常强的表面电荷,还必须增大双电子层尺寸。颗粒大小对控制沉积物干燥时产生的裂纹也有显著作用。Sato等人降低YBCO粒径,发现较小的颗粒(0。06μm)的悬浮液沉积膜的裂纹比较大颗粒(3μm)悬浮液沉积膜的裂纹明显少得多[15]。