生产实心的成型体的方法技术

通过制备粉末的含水浆料从金属和陶瓷等不同的粉末成型实心的、均匀的或多孔的、成型体，该浆料含有室温下可溶于水、加热到不超过９０℃的温度能形成不可逆的凝胶的蛋白质物质。该蛋白质物质如清蛋白的用量足以形成凝胶。通过注模法、流延法或滴落法并加热到至少相当于蛋白质的凝胶化温度，把浆料成型为要求形状的坯体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从金属粉末、陶瓷粉末等不同的无机粉料形成实心的成型体的方法。更具体地，本专利技术涉及这样一种方法，即，从含有无机粉末和加热时能形成凝胶的蛋白质的含水浆料，形成均匀的、致密的、实心的坯体或多孔的、实心的坯体。已知有几种方法用于从不同的无机粉料形成成型体，既可成型均匀的、致密的坯体，也可成型多孔坯体。致密的坯体的最简单的湿法成型方法是注浆法。作为一个惯例，注浆中不需要加入粘结剂，该方法用于没有太精确尺寸要求的相当简单的产品，如，卫生洁具。用于生产切削刀具、耐磨部件、导丝器、压电激励器(piezo activators)等技术产品和结构产品的其他成型方法，可能需要粘结剂，以便使坯体结合得足够紧密，能够从模具中取出和/或输送到下一道工序，所考虑的类型的粉末的产品通常需要在800～2200℃的温度下烧结，这取决于各粉末的熔点。除了粘结剂以外，形成坯体的浆料通常还含有粉末的分散剂。通常使用浸入粉末浆料的具有泡沫结构的有机预成型体制备成型的、多孔的和泡沫的、实心的坯体。然后干燥获得的结构、烧掉所说的预成型体、最后烧结该制品。根据更新的技术，利用在浆料中与水反应的聚合物形成二氧化碳，从而导致泡沫的形成和产生交联的可能性。多孔坯体在绝热材料、过滤材料和催化剂载体等应用中特别有用。几种不同类型的粘结剂，如蜡、合成的和天然的聚合物(例如，聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸共聚物和甲基纤维素和羟乙基纤维素等纤维素衍生物)，已经被建议并用于增强生坯。大家还知道用凝胶形成物质来形成生坯，例如，在冷却时可以形成凝胶的琼脂糖，或者单一官能团和两个官能团的丙烯酰胺和两个官能团和多个官能团的丙烯酸盐的合成的单体或单体混合物，它们在加热时可以聚合和交联，形成聚合物凝胶基质，粉料分散在这种基质中。此外，已知某些蛋白质类物质用于生坯的形成。某些蛋白质物质，如明胶和酪素，已经被用作或提出用作水溶液的常规粘结剂物质。在欧洲专利申请0087160中，提出了“胶凝剂”和“稳定剂”在制备多孔的金属坯体中的应用。根据该申请，使用了羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、清蛋白或琼脂，据说其存在对于加入金属粉末时不破坏泡沫结构是必要的。但是，为了固化该泡沫结构，一种稳定剂是必要的，优选的是从混入泡沫中的单体形成的聚氨基甲酸乙酯。所以，在这种方法中，所谓的胶凝剂仅用于泡沫的形成，而硬质凝胶的形成是通过聚氨基甲酸乙酯获得的。明胶也被建议用作凝胶形成体。因此美国专利5,279,994提出了使用明胶作为凝胶形成物质的流延法成型的一种方法。为此使用的明胶需要加热整个浆料使明胶溶解，然后冷却使其成为凝胶。类似地，日本专利申请94-226718提出了使用明胶的凝胶形成特性。根据这个说明书，通过把含有加热溶解的明胶的粉末的浆料浇注到模型中，然后冷却使其凝胶化，形成一种坯体。在该说明书中还提到其他蛋白质也可以使用，例如，清蛋白，但是其中提出的方法严格地是用加热使蛋白质溶解，冷却使其凝胶化的一种方法，即，明胶所要求的条件而不是其他蛋白质物料所必须的凝胶形成条件。使用合成聚合物的凝胶形成提出是不利的，因为聚合物基质的形成需要很高的温度，同时，除去有机物质也需要很高的温度。明胶作为凝胶形成体有一些缺点，即，凝胶的形成是可逆的，并且要求整个浆料的加热，这涉及到高的能量消耗。此外，明胶导致浆料的稠化，这会引起处理上的困难。根据本专利技术，已经发现，在作为原料的粉末浆料中加入在加热时形成不可逆的凝胶的水溶性蛋白质，对于形成实心成型体是特别合适的。在本方法中使用的蛋白质物质具有不超过90℃的凝胶形成温度，或凝固温度。凝胶形成温度的低限应该足以使处理容易进行而不会凝固。合适的凝胶形成温度在40℃～70℃范围内。通过用蛋白质物质使浆料凝胶化，粉末颗粒可以紧密地结合在一起，均匀地分布在凝胶中，可以令人满意地保证产生的坯体的形状，并且有足够的湿坯强度使得进一步的处理和加工可以进行而不会产生不可接受的变形。使用这种蛋白质的优点不仅在于形成了不可逆的凝胶，而且在于可以在室温下(约20℃-25℃)制备浆料，通过加热到中等高的温度下进行凝胶化。因此不需要加热整个浆料，而只需要加热模型中或其他成型位置中的浆料，考虑到能量消耗，这种方法是有利的。由于只使用中等高的温度进行凝胶化，也避免了水蒸发的危险，水的蒸发可能导致缺陷。此外，蛋白质不仅可以作为凝胶形成体，而且可以作为分散剂，从而可以避免使用在该技术中提出使用的单独的分散剂。据信清蛋白等球形蛋白质的结构用于分散作用中。例如，蛋白质物质可以是从其任何不同的来源得到的清蛋白，如牛奶和蛋，但是也可以使用具有要求特性的其他球形蛋白质。一个实例是溶菌酶。含有大量蛋白质并适用于本方法的蛋白质物质的实例可以提到血浆蛋白制品和乳清蛋白制品。这类商业产品含有大量的蛋白质和少量的脂肪等其他物质。出于经济方面的原因，考虑到其根据本专利技术的应用领域，优选的蛋白质是清蛋白。但是，考虑到最近几年中生物化学领域内的技术进步，合理价格的其他具有合适性质的蛋白质变得可以得到是非常可能的。蛋白质物质是指一种蛋白质或一种含有蛋白质的物质，如上述的血浆蛋白和乳清蛋白制品。对于蛋白质物质的要求是该蛋白质在室温下溶于水，并且在低于90℃凝胶化。由于根据本专利技术使用的蛋白质是可溶于水的天然物质并且是可生物降解的，其使用不会引起任何环境问题或职业疾病。因此，本专利技术涉及从一种任选地增强的无机粉末形成实心的、均匀的或多孔的坯体的方法，所说的无机粉末选自附加的权利要求书所定义的金属、金属间化合物、硬质金属、金属陶瓷和/或陶瓷的粉末的组中。用于本方法中的粉末是金属粉末、金属间化合物粉末、硬质金属粉末、金属陶瓷粉末或陶瓷粉末。这里所用的术语“金属”包括合金。例如，金属粉末的实例包括铝、镍、铜、钴、钛、硅、黄铜和青铜的粉末。金属间化合物的实例包括硅化物和铝化物，如硅化钼。硬质金属(烧结的碳化物)是各种碳化物的粉末，如，碳化钨和碳化钛。在本说明书中使用的术语“陶瓷”是指无机非金属材料。陶瓷粉末可以是任何金属氧化物，如氧化硅、氧化铝、氧化钇和氧化锆，氮化物，如氮化硅、氮化铝和氮化硼，也可以是硼化钛、碳化硅、碳化硼和莫来石(即Al6Si2O13)。在本专利技术方法中用来成型致密坯体的特别合适的粉末有氮化硅，赛龙(由Si、Al、O和N元素形成的粉末)。对于多孔坯体，优选的粉末是氧化铝，钛酸 铝，碳化硅，氧化锆和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)。虽然在大多数产品的生产中使用单一种类的粉末或意义明确的混合物，使用粉末的任意混合物(其中各种颗粒之间可能会相互反应)当然也在本专利技术的范围内。虽然本专利技术的方法应用于不增强的粉料是优选的，但是把该方法应用于增强的陶瓷材料当然是可能的，因此这也在本专利技术的范围内。例如，这样的陶瓷基复合材料可以包括传统的、通常用量的晶须、纤维、颗粒和板片形式的增强材料。制备该浆料的粉末的颗粒尺寸通常在1nm～1mm的较宽范围内。实际的颗粒尺寸在很大程度上由烧结方法决定，较小的颗粒更容易烧结，而较大的颗粒需要热压或热等静压。此外，非常小的颗粒会产生非常粘稠的浆料。对于陶瓷粉末0.1μm～100μm的颗粒尺寸范围具有特别的技术上的意义，对于金属粉末和金属合金粉末，相应的颗粒尺寸范围是1μm～3本文档来自技高网...

【技术保护点】
从粉末成型实心的、均匀的或多孔的、成型体的方法，所说的粉末选自金属、金属间化合物、金属陶瓷和／或陶瓷的粉末的组中，其中的粉末可以是被增强的，其特征在于该方法包括含水浆料的制备，所说的浆料含有在室温下可溶于水、加热到不超过９０℃的温度时能形成不可逆的凝胶的蛋白质物质，蛋白质物质的量足以形成凝胶，通过注模法、流延法或滴落法并加热到至少相当于蛋白质的凝胶化温度使所说的浆料成型为要求形状的坯体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G林德斯坦，J比兰德特，E加勒斯托姆，A克里斯托弗森，
申请(专利权)人：斯克弗诺瓦公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]