La modificazione della superficie dipolvere di nitruro di siliciosi ottiene principalmente attraverso metodi fisici e chimici per migliorare le proprietà fisiche e chimiche diparticelle di nitruro di silicio.
La modifica superficiale della polvere può ridurre l'attrazione reciproca tra le particelle di polvere, migliorare la dispersione della polvere nel mezzo e migliorare la disperdibilità dell'impasto liquido di polvere. Allo stesso tempo, è anche possibile migliorare l'attività superficiale della polvere di nitruro di silicio, aumentare la compatibilità delle particelle di polvere con altre sostanze e generare così nuove proprietà della polvere.
Il principio fondamentale dimodificazione superficiale delle polveriè l'interazione tra polveri e modificatori di superficie per migliorare la bagnabilità della superficie della polvere e migliorarne la dispersione in mezzi acquosi o organici.
1. Modifica del rivestimento superficiale
La tecnologia di modifica del rivestimento superficiale utilizza i principi dell'adsorbimento fisico o dell'adsorbimento chimico per fissare uniformemente i materiali di rivestimento al corpo rivestito, formando uno strato di rivestimento uniforme e completo sulla sua superficie. Lo strato di rivestimento formato durante l'intero processo di rivestimento è solitamente un monostrato.
La modifica del rivestimento è generalmente suddivisa in rivestimento inorganico e rivestimento organico. Il rivestimento inorganico si riferisce principalmente alla deposizione di ossidi o idrossidi idonei sulla superficie delle particelle ceramiche per modificare la polvere, ma solo in termini di proprietà fisiche. E il rivestimento organico è la selezione di alcune sostanze organiche come materiali di rivestimento, che si legano con i gruppi funzionali sulla superficie delle particelle di polvere e si adsorbono selettivamente sulla superficie delle particelle ceramiche, facendo così sì che la polvere presenti le proprietà di uno strato di rivestimento.
SAT NANO aggiunge ossido di zirconio e ossido di ittrio di terre rare come additivi di sinterizzazione per rivestire la superficie del nitruro di silicio, con conseguente aumento della densità e migliore resistenza alla frattura del nitruro di silicio modificato.
SAT NANO utilizza il metodo di riduzione termica dell'alcol per rivestire la superficie della polvere di nitruro di silicio con rutenio e caratterizza la polvere utilizzando la spettroscopia infrarossa, la microscopia elettronica a scansione e la spettroscopia a dispersione di energia.
Questa tecnologia di modifica ha un costo basso, semplici passaggi del metodo e un facile controllo, ma l'effetto dopo la modifica è spesso nella media.
2. Modifica del trattamento acido-base superficiale
I processi di stampaggio ceramico richiedono generalmente che i fanghi ceramici raggiungano un elevato contenuto di solidi e una bassa viscosità, e la densità di carica sulla superficie della polvere ha un impatto significativo sulla reologia e sulla disperdibilità del liquame di polvere. Le proprietà di carica superficiale delle polveri ceramiche possono essere alterate mediante trattamenti di lavaggio (lavaggio acido e lavaggio alcalino). Come suggerisce il nome, questo metodo di modifica prevede la miscelazione e il lavaggio accurato della polvere di nitruro di silicio con una serie di soluzioni acide o alcaline concentrate.
SAT NANO rimuove efficacemente le impurità come Mg2+ e Ca2+ dalla superficie della polvere di nitruro di silicio attraverso il trattamento di lavaggio acido, modificando così la conduttività ionica dell'impasto liquido di polvere e alterando le proprietà della superficie della polvere.
SAT NANO ha analizzato l'XPS della polvere dopo il trattamento di lavaggio acido e ha scoperto che il grado di ossidazione superficiale della polvere modificata è diminuito, il punto isoelettrico dell'impasto liquido in polvere è aumentato e il contenuto massimo di solidi dell'impasto liquido ha raggiunto il 55%. È stata preparata una sospensione ceramica in grado di effettuare il processo di colata.
Allo stesso tempo, una certa concentrazione di trattamento alcalino può anche reagire con la superficie della polvere ceramica. Secondo la ricerca di Wang Yongming et al., il trattamento di lavaggio alcalino può ridurre il contenuto di gruppi idrossilici di silicio sulla superficie della polvere di carburo di silicio, ridurne il grado di ossidazione, modificare la repulsione elettrostatica tra le particelle e migliorare le proprietà reologiche dell'impasto liquido.
3. Modifica del disperdente
La scelta di appropriati o la progettazione di nuovi disperdenti in base alle differenze tra i diversi tipi di polveri ceramiche gioca un ruolo chiave nel migliorare il contenuto solido dei fanghi ceramici. I tipi e le quantità di disperdenti presentano differenze significative nei loro effetti sulla modifica delle proprietà della ceramica.
I disperdenti generalmente hanno strutture sia idrofile che idrofobe, ed è proprio attraverso l'interazione tra i propri gruppi idrofili e idrofobici che viene regolata la disperdibilità dei fanghi ceramici. I tipi di disperdenti includono tensioattivi o elettroliti polimerici, tra i quali i tensioattivi includono tensioattivi cationici e tensioattivi anionici.
Gli elettroliti polimerici includono acido polietilenico solfonico, acido poliacrilico, polietilene piridina, polietilene immina, ecc. I disperdenti possono subire reazioni di adsorbimento con la superficie delle polveri, inclusi adsorbimento chimico e adsorbimento fisico, utilizzando le forze di interazione tra le particelle (forze di van der Waals, repulsione elettrostatica) e il principio dei potenziali effetti di ostacolo sterico.
In termini di aggiunta di disperdenti, SAT NANO ha preparato con successo fanghi di nitruro di silicio con contenuti solidi compresi tra il 51% e il 55% utilizzando idrossido di tetrametilammonio (TMAH) e idrossido di tetraetilammonio (TEAH) come additivi.
SAT NANO ha studiato gli effetti di modifica di diversi disperdenti sulla superficie della polvere di nitruro di silicio. Misurando il potenziale Zeta dell'impasto liquido di polvere modificato, si è scoperto che l'aggiunta di poliacrilato di ammonio è più favorevole alla preparazione dell'impasto liquido di polvere di nitruro di silicio ad alto contenuto di solidi.
4. Modificazione dell'idrofobicità superficiale
La modifica dell'idrofobicità superficiale è il processo di conversione dei gruppi idrossilici nelle polveri ceramiche in gruppi idrofobici, come composti alchilici, alchilici a catena lunga e composti organici ciclici. Questi composti organici mostrano un forte effetto idrofobico se combinati con la superficie delle polveri ceramiche, consentendo una migliore dispersione nel mezzo di dispersione e riducendo la probabilità di agglomerazione.
Quando il trattamento di innesto superficiale viene effettuato sulla polvere di nitruro di silicio, le lunghe catene del polimero sono in contatto con la superficie della polvere e le catene idrofile all'altra estremità si estendono nel mezzo acquoso. Durante l'intero processo di dispersione, sono presenti sia forze repulsive tra le particelle di polvere che ostacoli sterici generati dalle lunghe catene del polimero, con conseguente migliore effetto di dispersione dell'impasto liquido.
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