[发明专利]一种快速挤出制备陶瓷微球的方法

说明书

本发明属于陶瓷微球制造相关技术领域，并公开了一种快速挤出制备陶瓷微球的方法，包括：将陶瓷粉体、粘结剂、分散剂、消泡剂和去离子水混合均匀形成所需的浆料；根据需求设置待加工陶瓷微球的工艺参数；将浆料转移至挤出成形设备的浆料桶中，并采用预设的工艺参数来快速挤出浆料，所形成的液滴被逐滴落入至含有固化剂溶液的成型容器中，并经由固化剂和表面张力的共同作用来收缩形成球形坯体；收集球形坯体，并经干燥处理和焙烧处理后制成所需的陶瓷微球产品。通过本发明，整个制作过程中不需要任何模具，加工快速、可控性强、生产效率高、成本低廉等特点，因而尤其适用于陶瓷微球的大批量规模化生产。

技术领域

本发明属于陶瓷微球制造相关技术领域，更具体地，涉及一种快速挤出制备陶瓷微球的方法。

背景技术

陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、耐蚀性好、绝缘性好等优点，在机械、材料、化工、电力、军事等领域得到广泛的应用。陶瓷微球一般是指粒径为毫米级别的无机非金属烧结体，呈球状或近似球状。陶瓷微球在核反应堆、复合材料、催化、分离提纯等方面有着广泛的应用。例如，含锂的陶瓷微球可作为一种固体氚增殖剂，具有使用方便、热性能和机械性能良好的优点。

目前制备陶瓷微球的方法主要有沉淀法、聚合-诱导胶体聚集法、溶胶-凝胶法、气流研磨法、粒化－滚化法、挤压成型－滚动法等。具体而言，例如CN104140259A公开了一种快速制备LiTiO₃氚增殖小球的方法，以环氧树脂、硬脂酸或尼龙为粘结剂，采用SLS快速成形陶瓷小球和热等静压致密化LiTiO₃小球，制成的小球具有高球形度、高致密度等优点；但是该方法的制备成本高，且对设备要求高。又如，CN105330288A公开了一种制备氧化锆微球的方法，以ZrOCl₂·8H₂O为初始原料、丙烯酰胺为有机单体、聚丙烯酸胺为分散剂、过硫酸胺为引发剂和去离子水制备陶瓷浆料，将浆料分散到甲基硅油中固化成球形，经干燥和烧结后可制成0.5～2mm直径的氧化锆陶瓷微球，微球球形好、力学性能高；但是该方法的生产效率不高，特别是丙烯酰胺具有毒性，相应影响到了实际运用。又如，CN101857442A公开了一种锂基陶瓷微球的制备方法，其将粘结剂、水和陶瓷粉料混合后制得混匀浆料，进行水浴加热后制成溶胶，用分散装置将浆料滴入到与水互斥的介质中形成微球，将微球洗涤、干燥和烧结制成锂基陶瓷微球；然而，进一步的研究表明，该方法的生产效率不高，难以实现大批量生产。

总体来说，现有技术中的各类制备工艺往往都需要模具，对生产成本和效率均存在不利影响；此外在一些关键指标如粒径可控、球形度等方面有待进一步的改进。相应地，本领域亟需寻找更为完善的解决方案，以满足日益增长的质量和工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上不足或改进需求，本发明提供了一种快速挤出制备陶瓷微球的方法，其中通过对作为关键参与物的浆料组分及配比进行设计，相应研究提出及充分利用了浆料微滴喷射快速成型的原理来加工形成陶瓷微球；此外还对后续工艺的重要工艺参数进行针对性设计，相应可更好地运用浆料固化和流体表面张力作用来获得粒径可控性和球型度更好的陶瓷微球，而且整个工艺过程中不需要任何模具，同时存在高效率、高质量、成本低、无毒性和便于操控等优点，因而尤其适用于大规模生产的运用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种快速挤出制备陶瓷微球的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(i)将陶瓷粉体、粘结剂、分散剂、消泡剂和去离子水混合均匀形成浆料，并且各组分的质量百分比设定如下：陶瓷粉体60％～80％，粘结剂0.5％～1％，分散剂含量为0.8％～1.5％，消泡剂含量为0.3％～0.6％，其余为去离子水；

(ii)根据需求设置待加工陶瓷微球的工艺参数，包括微球直径大小参数、挤出成型路径等；