Die Oberflächenmodifikation vonSiliziumnitridpulverwird hauptsächlich durch physikalische und chemische Methoden zur Verbesserung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von erreichtSiliziumnitrid-Partikel.
Eine Oberflächenmodifikation des Pulvers kann die gegenseitige Anziehung zwischen Pulverpartikeln verringern, die Dispersion des Pulvers im Medium verbessern und die Dispergierbarkeit der Pulveraufschlämmung verbessern. Gleichzeitig ist es möglich, die Oberflächenaktivität von Siliziumnitridpulver zu erhöhen, die Verträglichkeit von Pulverpartikeln mit anderen Stoffen zu erhöhen und so neue Eigenschaften des Pulvers zu generieren.
Das Hauptprinzip vonOberflächenmodifizierung von Pulvernist die Wechselwirkung zwischen Pulvern und Oberflächenmodifikatoren, um die Benetzbarkeit der Pulveroberfläche zu verbessern und ihre Dispersion in wässrigen oder organischen Medien zu verbessern.
1. Modifikation der Oberflächenbeschichtung
Die Technologie zur Modifikation von Oberflächenbeschichtungen nutzt die Prinzipien der physikalischen Adsorption oder der chemischen Adsorption, um Beschichtungsmaterialien gleichmäßig an den beschichteten Körper zu binden und eine gleichmäßige und vollständige Beschichtungsschicht auf seiner Oberfläche zu bilden. Die während des gesamten Beschichtungsprozesses gebildete Beschichtungsschicht ist normalerweise eine Monoschicht.
Die Beschichtungsmodifikation wird im Allgemeinen in anorganische Beschichtungen und organische Beschichtungen unterteilt. Unter anorganischer Beschichtung versteht man hauptsächlich die Ablagerung geeigneter Oxide oder Hydroxide auf der Oberfläche von Keramikpartikeln, um das Pulver zu modifizieren, allerdings nur im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften. Unter organischer Beschichtung versteht man die Auswahl einiger organischer Substanzen als Beschichtungsmaterialien, die sich mit den funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Pulverpartikel verbinden und selektiv auf der Oberfläche der Keramikpartikel adsorbieren, wodurch das Pulver die Eigenschaften einer Beschichtungsschicht aufweist.
SAT NANO fügt Zirkonoxid und Seltenerdoxid Yttriumoxid als Sinteradditive hinzu, um die Oberfläche von Siliziumnitrid zu beschichten, was zu einer erhöhten Dichte und einer verbesserten Bruchzähigkeit des modifizierten Siliziumnitrids führt.
SAT NANO verwendet die Methode der thermischen Alkoholreduktion, um die Oberfläche von Siliziumnitridpulver mit Ruthenium zu beschichten, und charakterisiert das Pulver mithilfe von Infrarotspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Spektroskopie.
Diese Modifikationstechnologie zeichnet sich durch geringe Kosten, einfache Verfahrensschritte und eine einfache Steuerung aus, die Wirkung nach der Modifikation ist jedoch häufig durchschnittlich.
2. Modifikation der Oberflächensäure-Base-Behandlung
Keramikformverfahren erfordern im Allgemeinen Keramikschlämme, um einen hohen Feststoffgehalt und eine niedrige Viskosität zu erreichen, und die Ladungsdichte auf der Oberfläche des Pulvers hat einen erheblichen Einfluss auf die Rheologie und Dispergierbarkeit des Pulverschlamms. Die Oberflächenladungseigenschaften von Keramikpulvern können durch Waschbehandlungen (Säurewäsche und Alkaliwäsche) verändert werden. Wie der Name schon sagt, umfasst diese Modifizierungsmethode das gründliche Mischen und Waschen von Siliziumnitridpulver mit einer Reihe konzentrierter Säure- oder Alkalilösungen.
SAT NANO entfernt effektiv Verunreinigungen wie Mg2+ und Ca2+ von der Oberfläche des Siliziumnitridpulvers durch eine Säurewaschbehandlung, wodurch die Ionenleitfähigkeit der Pulveraufschlämmung und die Eigenschaften der Pulveroberfläche verändert werden.
SAT NANO analysierte den XPS des Pulvers nach der Säurewaschbehandlung und stellte fest, dass der Oberflächenoxidationsgrad des modifizierten Pulvers abnahm, der isoelektrische Punkt der Pulveraufschlämmung anstieg und der maximale Feststoffgehalt der Aufschlämmung 55 % erreichte. Es wurde eine gießfähige Keramikaufschlämmung hergestellt.
Gleichzeitig kann eine bestimmte Konzentration der Alkalibehandlung auch mit der Oberfläche des Keramikpulvers reagieren. Laut der Forschung von Wang Yongming et al. kann eine alkalische Waschbehandlung den Gehalt an Siliziumhydroxylgruppen auf der Oberfläche von Siliziumkarbidpulver verringern, seinen Oxidationsgrad verringern, die elektrostatische Abstoßung zwischen Partikeln verändern und die rheologischen Eigenschaften der Aufschlämmung verbessern.
3. Modifikation des Dispergiermittels
Die Auswahl geeigneter oder die Entwicklung neuer Dispergiermittel auf der Grundlage der Unterschiede zwischen verschiedenen Arten von Keramikpulvern spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung des Feststoffgehalts von Keramikschlämmen. Die Arten und Mengen der Dispergiermittel haben erhebliche Unterschiede in ihren Auswirkungen auf die Veränderung der Eigenschaften von Keramik.
Dispergiermittel haben im Allgemeinen sowohl hydrophile als auch hydrophobe Strukturen, und gerade durch die Wechselwirkung zwischen ihren eigenen hydrophilen und hydrophoben Wassergruppen wird die Dispergierbarkeit von Keramikschlämmen eingestellt. Zu den Arten von Dispergiermitteln gehören Tenside oder Polymerelektrolyte, wobei zu den Tensiden kationische Tenside und anionische Tenside gehören.
Polymerelektrolyte umfassen Polyethylensulfonsäure, Polyacrylsäure, Polyethylenpyridin, Polyethylenimin usw. Dispergiermittel können Adsorptionsreaktionen mit der Oberfläche von Pulvern eingehen, einschließlich chemischer Adsorption und physikalischer Adsorption, wobei die Wechselwirkungskräfte zwischen Partikeln (Van-der-Waals-Kräfte, elektrostatische Abstoßung) und das Prinzip potenzieller sterischer Hinderungseffekte genutzt werden.
Was die Zugabe von Dispergiermitteln angeht, hat SAT NANO erfolgreich Siliziumnitridschlämme mit Feststoffgehalten im Bereich von 51 % bis 55 % unter Verwendung von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) und Tetraethylammoniumhydroxid (TEAH) als Additive hergestellt.
SAT NANO untersuchte die modifizierenden Wirkungen verschiedener Dispergiermittel auf der Oberfläche von Siliziumnitridpulver. Durch Messung des Zeta-Potenzials der modifizierten Pulveraufschlämmung wurde festgestellt, dass die Zugabe von Ammoniumpolyacrylat die Herstellung einer Siliciumnitrid-Pulveraufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt förderlicher ist.
4. Modifikation der Oberflächenhydrophobie
Bei der Modifikation der Oberflächenhydrophobie handelt es sich um den Prozess der Umwandlung von Hydroxylgruppen in Keramikpulvern in hydrophobe Gruppen wie Alkyl, langkettiges Alkyl und zyklische organische Verbindungen. Diese organischen Verbindungen zeigen in Kombination mit der Oberfläche von Keramikpulvern eine starke hydrophobe Wirkung, was eine bessere Dispersion im Dispersionsmedium ermöglicht und die Wahrscheinlichkeit einer Agglomeration verringert.
Wenn eine Oberflächenpfropfbehandlung an Siliziumnitridpulver durchgeführt wird, stehen die langen Ketten des Polymers in Kontakt mit der Oberfläche des Pulvers und die hydrophilen Ketten am anderen Ende erstrecken sich im wässrigen Medium. Während des gesamten Dispergierprozesses treten sowohl Abstoßungskräfte zwischen den Pulverpartikeln als auch sterische Behinderungen durch die langen Ketten des Polymers auf, was zu einer besseren Dispersionswirkung der Aufschlämmung führt.
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