利用过热水蒸汽为陶瓷高速脱脂，JFCC发表基础研究成果----上海硅酸盐工业协会

照片：利用过热水蒸汽的脱脂工序获得成形体，将其烧结得到的烧结体（点击放大）

日本精细陶瓷中心（JFCC，名古屋市）在2014年7月4日于东京都文京区举行的“2014年度JFCC研究成果发表会”上宣布，该公司通过研究发现，在陶瓷的成形加工中，通过在去除成型辅助剂的“脱脂”工序中使用过热水蒸汽，可将脱脂工序的时间缩短至原来的1/10。
    制作陶瓷部件的一般方法是，先进行成型加工，也就是将陶瓷原料粉末与作为成型辅助剂的树脂类粘合剂均匀混合并压入成型模具，加工成“成型体”（生坯），使其具有部件的形状；接下来是脱脂工序，对保持该成型形状的树脂类粘合剂慢慢做过热处理，使成型辅助剂气化，从而去除；最后对成型体做高温加热烧结，制成陶瓷部件。
    在脱脂工序中要慢慢升温的原因是，如果对树脂类粘合剂快速加热，树脂就会急速气化，形成大的气泡，导致成型体出现裂缝。要想防止成型体出现裂缝，关键就是从树脂类粘合剂的表面开始一点点气化，使气化形成的气体从陶瓷粉末的间隙中慢慢散出。因此，脱脂工序要耗费大量时间，成为提高生产效率时的一大难题。
    对于这个问题，JFCC已在利用过热水蒸汽的高速脱脂工序方面取得了基础性研究成果。具体操作时，首先在铝（Al2O3）粉末中按重量比混合3％的PVA（聚乙烯醇）作为成型辅助剂，然后利用CIP（冷等静压）成型工艺使混合物成型为圆柱体（直径120mm、高120mm），制成模型成型体。CIP成型时施加的压力为100MPa。
    对于该铝成型体，如果按照原来的脱脂工序，在脱脂处理温度700℃、1小时、标准大气压的条件下升温来完成脱脂，需要137小时。之后还要对脱脂后的成型体实施1540℃、2小时的烧结工序，才能制成铝烧结体。
    为此，JFCC试制了可供应高温过热水蒸汽的脱脂装置，在脱脂工序中使用了高温过热水蒸汽。结果，在脱脂处理温度700℃、1小时的条件下完成脱脂时，包括升温时间在内，可将时间大幅缩短至17小时。从制造陶瓷部件的整个工序来看，“预计可将脱脂工序的时间大幅缩短至原来的1/10以下”。
    为何使用高温过热水蒸汽能够缩短时间？对于这个问题，如果不利用化学手段查明树脂粘合剂的分解气体，就无法给出准确答案。不过，JFCC根据其他化学反应得出的类推做出了这样的解释：“估计是因为过热水蒸汽降低了气化时的生成热。”
    JFCC利用这种使用过热水蒸汽的脱脂工序获得成型体后，在同样的条件下对该成型体实施烧结处理，制造出了没有裂缝的正常烧结体（见照片）。而利用原来的脱脂工序制造的烧结体，有时会出现裂缝。
今后，JFCC计划查明使用过热水蒸汽的脱脂工序发生的化学反应，同时还将解决如何使可供应高温过热水蒸汽的脱脂装置实现工业应用的课题。
此次JFCC提出的使用过热水蒸汽的脱脂工序的基础研究，有三家企业参与。（来源：日经BP社）