高固相含量纳米ITO水基浆料流变性能的研究

以PAA为分散剂制备高固相含量纳米ITO水基浆料,研究了pH值、分散剂用量、固相含量对浆料流变性能的影响.结果表明:PAA对改善纳米ITO粉体的表面电动特性有显著作用,PAA的加入使粉体Zeta电位从-16mV降到-38 mV;高固相含量的浆料均呈现出明显的剪切变稀行为;浆料粘度随固相含量增加而急剧增大;最佳的PAA用量及pH值范围分别为0.06 mg/m2和10～11.55wt;固相含量的浆料在150 s-1剪切速率下粘度为0.38 Pa·s,以此为原料采用胶态成型技术制备出微观结构均匀的ITO陶瓷素坯.     

阳离子表面活性剂对A向蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响

为了探究阳离子表面活性剂对A向(1120)蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响,采用失重法计算蓝宝石的材料去除率(MRR)、原子力显微镜观察抛光后蓝宝石晶片表面粗糙度(Ra).结果表明:纯二氧化硅磨粒抛光液中,蓝宝石晶片的MRR在pH8时最优(MRR=1984/h),此时Ra为0.867 nm;添加一定浓度的阳离子表面活性剂可以提高蓝宝石晶片的抛光效率,其MRR在pH =9时达到最大(MRR=2366 nm/h),此时Ra =0.810 nm.通过粒径和Zeta电位分析,阳离子表面活性剂改变了二氧化硅磨粒表面的Zeta电位值,进而改变了磨粒与磨粒及磨粒与蓝宝石晶片的作用力,且在碱性条件下可以获得较高的MRR.     

纳米GaP粉体在水溶液中的分散性能及其PVP复合薄膜的制备

采用三种不同类型的分散剂对纳米磷化镓(GaP)粉体进行分散,并用测量滤液吸光度的方法来比较分散效果;测定了纳米GaP粉体的等电点,以及采用十二烷基苯磺酸钠分散时的Zeta电位,并初步制备了纳米GaP /聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合薄膜.结果表明,分散剂的选择、分散剂的浓度、pH值都对分散效果有着重要的影响;制备的纳米GaP / PVP复合薄膜具有良好的可见光透光性和一定的紫外线吸收性能.     

Al2O3-硅溶胶体系胶凝特征及流变行为研究

以碱性硅溶胶为研究对象,通过对比胶凝时间、粘度、触变面积、剪切应力等流变参数,研究了添加剂对溶胶及其结合料浆流变行为及凝聚过程的作用规律.结果表明:硅溶胶呈现剪切增稠,当pH值为5-7时,硅溶胶最不稳定;氯化铵的添加及其浓度的增大,导致了硅溶胶及其结合料浆粘度的增大及稳定性的显著降低;有机酸的引入,有助于降低硅溶胶及其结合料浆的粘度、减小触变面积、进而提高体系的稳定性.     

氧化石墨烯分散液的流变性研究

以膨胀石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,使用超声分散法制备氧化石墨烯分散液.研究了固含量、pH值及柠檬酸钠的添加量对氧化石墨烯分散液流变性的影响.结果表明:随着固含量的增大,氧化石墨烯分散液由牛顿流体向假塑性流体转变;氧化石墨烯分散液在碱性范围内均有着良好的稳定性,等电位点在pH=6附近;柠檬酸钠的引入可以增大分散液的Zeta电位,降低分散液的粘度,并且在本研究中,适宜的柠檬酸钠的添加量为0.4;.     

纳米SiO2对可水合氧化铝水化行为及流变性的影响

研究了纳米SiO2对可水合氧化铝水化行为的影响以及纳米SiO2与可水合氧化铝混合料浆的流变性.利用XRD和SEM,研究了水化产物的物相组成和形貌特征,并利用Zeta电位仪与流变仪,测试了纳米SiO2-可水合氧化铝料浆的表面电位与流变行为.结果表明:纳米SiO2的添加减缓了可水合氧化铝的水化速度,其原因是纳米SiO2在可水合氧化铝颗粒表面形成包覆层阻碍了其与水的直接接触,从而降低了可水合氧化铝的水化速率;在碱性条件下,纳米SiO2的添加使可水合氧化铝料浆具有良好的分散性,降低了料浆的触变性,使料浆呈现剪切变稀行为.     

快速冷冻干燥法制备多孔氧化硅陶瓷

为制备氧化硅多孔陶瓷,尝试了快速冷冻干燥法,探索了氧化硅浆体的分散剂和pH值对孔结构的影响.结果表明:使用0.1wt;六偏磷酸钠作为分散剂时,孔壁处团聚现象明显;改用聚甲基丙烯酸钠团聚显著减少.主要原因是氧化硅表面的Si-OH可能与六偏磷酸钠络合成Si-Na4P6O18-,但其在水中易断裂,减弱了颗粒之间排斥力,未能抑制团聚;而聚甲基丙烯酸钠吸附在氧化硅表面,可能形成Si-C4H5O2等空间位阻抑制团聚.在聚甲基丙烯酸钠的基础上再调节浆体pH值至～10使氧化硅的zeta电位达到～-60 mV,可更好抑制团聚.综上所述冻干法适合制备开口通孔结构的多孔氧化硅陶瓷.     

氧化锌水基陶瓷浆料流变特性研究

采用市售化学试剂Orotan 681和Dispex A40作氧化锌陶瓷粉体的分散剂分别制备得到了多种水基陶瓷浆料,并对它们的流变特性进行了研究。结果表明:Orotan681作分散剂的最少剂量应占固体氧化锌粉质量的0.5 wt%,浆料pH值为9~11;Dispex A40的最少剂量为0.07 wt%,浆料pH值为9~11.5。对两种分散剂来说,所得浆料都比较稳定,24 h内浆料ζ电位无显著变化;其pH值随着存放时间延长,略有减小,但10 h后趋于恒定。从流变特性的角度来看,在相同条件下,Dispex A40作为氧化锌陶瓷粉体的分散剂比Orotan 681更好。     

ZnO改性Al2O3颗粒表面荷电性研究

以硝酸锌、尿素为主要原料,采用均相沉淀法在Al2O3粉体颗粒表面制备了纳米ZnO改性涂层,涂层由5～10 nm的ZnO颗粒组成.宏观电泳测试和Zeta电位分析表明,经ZnO改性前后Al2O3颗粒在水溶液中的表面荷电性能发生了明显的改变,未改性Al2O3的Zeta电位等电点为pH=6.3,而ZnO涂层改性Al2O3颗粒在pH=2.2～12时均显示出荷负电性能.采用XRD、EDS能谱及拉曼光谱等分析测试并结合纳米ZnO的表面晶体结构特征,对ZnO改性Al2O3颗粒表面的负电荷来源进行了探讨.     

注凝成型莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷浆料的流变性及坯体性能研究

本文研究单体用量、分散剂用量、pH值以及球磨时间对莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷注凝成型浆料流变性能的影响,研究了注凝成型的烧结样品的性能和显微结构.结果表明,当pH值为9,分散剂用量为固相质量分数的0.48;,球磨时间为8h,单体浓度为14wt;,可制备出国相含量为53vol;,粘度最低的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的注凝浆料.利用SEM、万能力学测试仪、显微硬度计、E5071C矢量网络分析仪等测试手段对该材料进行表征.通过制品的性能参数和显微结构的比较,注凝成型制备的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的性能均优于干压成型制备的该陶瓷材料性能.     

高性能氮化硅陶瓷凝胶注模成型的研究

凝胶注模成型工艺的关键在于制备低粘度高固相体积含量的陶瓷浆料.本文以四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液为分散剂制备氮化硅陶瓷浆料,研究了pH值、分散剂含量、助烧剂含量以及固相体积含量对氮化硅浆料流变性的影响;测定了凝胶注模成型素坯以及烧结体的力学性能.研究结果表明:当pH＝10.5,分散剂加入量为6;(相对于氮化硅固相体积比),助烧剂加入量为10;(质量分数)时,浆料具有最好的流变性.根据以上制备的工艺参数,制备得到固相体积含量大于50;,具有良好流变性的浆料.铸模成型干燥后,素坯的抗弯强度达27MPa;常压烧结后氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,其抗弯强度为730 MPa,断裂韧性高达8.8 MPa·m1/2.     

95氧化铝瓷凝胶注模浆料的制备及氧阻聚的抑制

本文研究95氧化铝瓷凝胶注模成型中浆料的流变性.分析了pH值、分散剂用量、球磨时间对浆料粘度的影响.采用L_9(3~4)正交试验,制备出固相含量为58 vol;,粘度为110 mPa · s的95氧化铝瓷浆料.针对表面氧阻聚,本文通过表面改性的方法,既不增加坯体内有机物的含量,也不降低坯体的强度,使坯体表面不起皮、不剥落.结果显示:通过坯体性能参数和显微结构的比较,凝胶注模的95氧化铝瓷坯体性能均优于热压铸成型的坯体性能.     

氧化锆凝胶注模工艺研究

采用凝胶注模成型超细粒度氧化锆陶瓷.使用小分子型分散剂PBTCA(2-磷酸丁烷1,2,4-三羧酸)制备高固相、低粘度浆料.探讨了分散剂含量、单体与交联剂的比例及引发剂的含量对生坯及氧化锆陶瓷性能的影响.结果表明:当固相含量为50vol;,分散剂加入量为0.2wt;,浆料的粘度为0.86 Pa·s.且当单体和交联剂的比例为15∶1、引发剂的加入量为2.5wt;时,生坯抗弯强度为29.56 MPa;经1520℃烧结后,氧化锆陶瓷体积密度和抗弯强度分别达到5.96 g/cm3和828.46 MPa.通过SEM进行断面观察,其结构均匀致密.     

光固化树脂基陶瓷单层成型工艺研究

在陶瓷光固化三维成型工艺中,单层成型效果对坯体堆积成型起着决定性作用.文章主要研究在单层坯体打印成型中,光源波长、扫描速度、光照时间和光源的照射距离对成型件质量和精度的影响.实验结果表明,光源波长越接近引发剂吸收波长范围,固化效果越好;光源的曝光量达到临界曝光量时,浆料才能发生完全固化;随着扫描速度的不断增大,陶瓷坯体的硬度不断降低,固化厚度逐渐减小,当扫描速度很大时,坯体表面致密度极低,组织样貌变得疏松.此外,紫外光源的照射距离对坯体的成型质量没有影响.     

磨料形貌及分散介质对4H碳化硅晶片研磨质量的影响研究

研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面：水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。     

水基流延成型和热压烧结制备碳化硼陶瓷及性能研究

以工业碳化硼粉末为原料、采用Si3N4磨球磨损法引入Si3N4烧结助剂,采用水基流延成型和热压烧结方法制备了碳化硼陶瓷.研究了氧含量、分散剂、pH值等因素对B4C陶瓷浆料分散性能的影响,采用XRD、SEM等对碳化硼陶瓷的物相、显微结构和第二相分布进行了表征,并测试了样品的维氏硬度、断裂韧性、抗弯强度和弹性模量.结果表明:经醇洗后的碳化硼粉末中氧化硼含量降低,有利于B4C陶瓷浆料的分散稳定.采用球磨磨损引入了Si3N4粉,在B4C基体中通过原位反应形成第二相SiC和BN,SiC和BN第二相颗粒在B4C基体中弥散分布均匀.在2100 ℃热压烧结样品的维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性和弹性模量分别达到30.2 GPa、596.5 MPa、3.36 MPa·m1/2和362.3 GPa.     

Interaction between colloidal particles in SiO2 and TiO2 sols

The effect of the interaction between colloidal particles in SiO₂ and TiO₂ sols on the viscosity of the sols has been examined. It was found that the interaction was significantly influenced by the zeta potential of electrical double layers and terminal bonds associated with particle surfaces. Water/alkoxide mole ratio and pH affect the zeta potential and the terminal bonds and, consequently, change the interaction between the particles and the viscosity of the sols. In addition, the relationship of viscosity with the volume fraction of the colloidal particles in SiO₂ sol has been described by a Dougherty-Kreiger equation when the viscosity reached a stable value with time.     

水系流延技术制备95氧化铝陶瓷基片的研究

本论文采用水系流延技术制备了95氧化铝陶瓷基片,主要对浆料中各种添加剂的作用作了系统研究.分散剂通过与无机粉料的吸附,提供双重稳定效应使浆料具有较好的分散性,实验中分散剂PAA(聚丙烯酸)最佳的用量为0.5wt;.粘结剂PVA(聚乙烯醇)最佳用量为4.5wt;.塑化剂PEG(聚乙二醇)的加入可以降低粘结剂的玻化温度,提高坯片柔韧性.塑化剂与粘结剂的用量比值(R)在1～1.2之间为宜.最终获得了具有一定强度、韧性、表面光滑的坯片,烧结出密度为3.785g/cm395氧化铝陶瓷基片.     

C面蓝宝石抛光液组分优化

本文利用单因素及正交试验探究磨粒种类、抛光液pH值、表面活性剂种类、磨粒粒径对C面蓝宝石化学机械抛光材料去除率的影响,试验结果表明: 采用二氧化硅作为磨粒能得到较高的材料去除率及较好的表面形貌;材料去除率随抛光液pH值的增大呈现先增大再减小的趋势,其中pH值在9附近能得到较好的去除率;材料去除率还随着磨粒粒径的增大而增大;使用三乙醇胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作表面活性剂能得到较高的材料去除率;各试验因素对蓝宝石晶片材料去除率的主次顺序为磨粒粒径、表面活性剂、抛光液pH值;其中当磨粒粒径为50 nm,表面活性剂选CTAB,抛光液pH值为9既能得到较高的材料去除率又能获得较好的表面质量。