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PH值对碳化硅粉末在水溶液介质中分散系数的影响
PH值对碳化硅粉末在水溶液介质中分散系数的影响
概要:
工业上在去离子水中分散不同粒度的碳化硅,其PH值一般要求在2至11之间。粉末的分散状况是根据他们的数量统计技术来判断的,例如颗粒粒度的分布,沉降速率,流变学状态,黏性和电导率。我们发现碳化硅粉末在ph值在10左右能达到理想的分散状态,他们的界面电动势值达到最小以及沉淀高度和粘度,还有最大的导电率。在酸性条件下(ph=2-7)粉末能明显地达到高度的絮状状态伴随大量的沉淀高度,更高的黏度,低的界面电动势和低的触变性,无明显流动现象。在ph值介于7-10碱性条件下观察到粉末有很好的分散状态。上述结果很好的证实了粉末的选择分散特性。浆料中ph值的改变都会在密度和水含量以及他们的显微结构以及聚集状态都有一个直观的关系。
关键词:粉体分散 碳化硅 水中分散 粉末特征 黏性 界面电动势 沉淀
引言
现在共价键材料例如碳化硅和氮化硅现在已经被认为具有潜在的价值用于高温结构材料以提高高温发动机的性能,(例如:高温柴油发动机和气体涡轮发动机),提高热交换机性能,耐摩擦材料以及抗损耗元件。他们被提出将要替代超级合金因为他们具有较高的机械强度(强度和硬度),稳定的化学性质(抗氧化性和抗腐蚀能力)以及高温热稳定性。他们因高强度产品被广泛的应用,然而还是会受到他们关键的复杂的制造工艺而受到限制。在陶瓷部件制造生产过程中必须在这些过程中尽可能的少引入高敏缺陷以最大的提高这些部件的各项性能和工作寿命。大部分情况下,微裂纹和缺陷例如微孔,空洞,结块以及包含物会在制造的过程中引入导致被烧结体不均一的微观结构而因此会影响材料的机械力学性能。遵循那些工序加工干燥的粉末虽然很难排除这些缺陷当,但是加强工序湿法工序(例如:胶体合并技术)有效克服了上述问题用静电或者原子空间分散稳态排布产生无缺陷,相同性质的和高密度绿色体从而达到更优质的最终产品。
悬浮液的静电稳固法是通过调节悬浮液的pH值或者在每一个小的浓聚物中加入吸附带电的电解液物质使在两个微粒子之间产生一个共有界面而完成的。虽然大量的研究SiC胶状工序是可利用的但是仍然几乎没有报告表明单一靠调节SiC水溶液的pH值手段可以实现SiC胶状体。(在这篇文章中像泥浆,砂浆,悬浮液等等,是被用于可相互交换的表示SiC粉末分散在去离子水用于减少质量百分比60-5wt%。)在现阶段学习不同种类的泥浆/砂浆科技特征像沉降,流变能力,粘度和界面电动势的测量已经被充分应用在SiC水溶液浆料pH特征和结果和浆料铸造体相互联系起来。
2、试验程序
商业上现在使用的SiC粉末(M/sGrindwell诺顿G600, G800, G1000, G1200)和不同的批组已经开始被研究。这类粉末用X射线衍射去表征(X射线衍射仪,PM9002型号,荷兰飞利浦公司制造)。粉末在去离子水中用连续的磁震荡被分散,并且用HNO3调酸用NH4OH调碱去配比pH值在2~12之间的溶液。粉末颗粒不同粒度的分散有沉降原理决定(沉降图谱 5100,微晶学,美国)用于5wt%质量百分比悬浮液调整不同的pH值。现在正在研究测量不同质量百分比(47-62wt%)SiC浆料的粘度和剪应力作为表征其剪应率和浆料的pH值功能的流变学行为。测量质量比为20wt%SiC悬浮液的界面电动势经过的电泳迁移率定位pH(pH在2-11之间)功能值(界面电动势分析仪,1202型号,微晶学,美国)。
质量比为20wt%SiC浆料的沉降行为被研究作为时间与不同pH值(pH为2-12)的函数关系。测量的沉降高度是从固体开始下降到沉积到试管底部的时间间隔。这些准则被划分为浆料的功能时间和pH函数用于达到最好的分散环境。另一种途径为在试管中的浆料在最高点是取时间t=0,然后在最高浑浊水平线(固体沉降加上固体颗粒分散)下至澄清液体之间的时间间隔。
为了证实和确认浆料的实验特征,选择铸造质量比为50wt%和60wt%SiC时浆料pH值的石膏模型。在铸造之前调节好浆料pH值之后超声振荡5分钟。体积和质量决定坯体SiC粉末不同的组次和粒度在pH值等于10的去离子水中颗粒的粒度分布结果显示在表1中同样的样品铸造的固含量和坯体密度变化率(pH=10)
图一:pH值变化影响SiC颗粒分散,G1000/2=pH 3, ● =pH 5, ○=pH 10, X=pH 11.5.
结果显示粉末A,B和C是相似的但是粉末A含有更小数量的微粒(小于1微米)和稍多的大颗粒(10-30微米)。粉末E和H具有更多的百分比微粒(20-25%)和较少的百分比大颗粒(5-10%)。然而粉末D,F和G都具有少的百分比微粒(5-10%)而和其它粉末对比微粒粒径分布明比重增大(15-20%)。更广泛的颗粒粒径分布和大的微粒百分比重在高的
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