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三 、助磨剂:提高粉碎效率,多为表面活性物质,含亲水基团和憎水基团,起吸附作用,进入粒子的微裂缝中, 破坏键力,提高研磨效率,防止表面粘附。 液体助磨剂: 醉类:甲醇、丙三醇
胺类:三乙醇胺、三异丙醇胺 酸类: 油酸 气体助磨剂: 丙酮、惰性气体
固体助磨剂: 硬脂酸钠钙、硬脂酸、滑石粉
粉碎酸性物质——碱性表面活性物质:羧甲基纤维素,如 SiO2 TiO2 CoO2
粉碎碱性物质——酸性表面活性物质:脂肪酸、石蜡,如Ca、Ba、钛酸盐、镁质铝硅酸盐。
第三节 泥浆的脱水
泥浆:含水率约60wt%
1) 机械脱水:20~25% ——压滤机 2) 热风脱水:8% ——喷雾干燥
一 机械脱水: 压力由小变大, 提高泥浆温度,压滤速度减少
二 热风脱水: 喷雾干燥: 离心式 压力式 气流式(顺流式 逆流式) 第四节 造粒
将细碎后的陶瓷粉料制备成具有一定粒度的坯料,使之适用于干压和半干压成型。 喷雾干燥、轮雾造粒、锤式打粉机、辊筒式造粒、连续式造粒机
第五节 坯料的陈腐和真空处理
一 坯料的陈腐:
1 陈腐的原因及意义:
1)球磨后的注浆放置一段时间后, 流动性提高, 性能改善。
2)压滤的泥饼, 水分和固相颗粒分布不均匀,含有大量空气, 陈腐后水分均匀,可塑性强。
3)造粒后压制粉料,陈腐后水分更加均匀。
2 陈腐的作用机理:
1)通过毛细管的作用, 使坯体中水分更加均匀。
2)水和电解质的作用使粘土颗粒充分水化,发生离子交换,同时非可塑性物质转变为粘土,可塑性提高
3)有机物:发酵腐烂可塑性提高
4)发生一些氧化还原反应:生成H2S气体扩散流动,使泥料松散均匀。 二 坯料的真空处理: 1 真空练泥:
压滤泥饼:水分、固体颗粒分布不均匀,定向结构,收缩不均,开裂,含大量的空气,阻碍坯料与水分润湿,使可塑性下降, 弹性形变提高。经 练泥后组分均匀,收缩减小,干燥强度成倍提高。但 练泥后的泥段仍存在颗粒定向排列情况。
影响泥料质量的因素:
1)加入泥饼的水分高低及均匀性:过软则填塞真空室,过硬则阻力增加。 2)泥饼的温度和练泥机的温度 :
温度过高:水气化量增加,真空度减少。 温度过低:泥料容易开裂
3)加料速度: 过快:真空室填塞, 影响真空度
过慢:泥段脱节、层裂、不均匀、 断裂 4)真空度 0.095~0.297MPa 95~97KPa 5)练泥机结构
2 泥浆的真空脱气: 排除泥浆中的气泡
第七章 成型与模具
第一节 注浆成型
注浆成形(传统定义):在石膏模的毛细管作用下,含一定水分的粘土泥浆脱水硬化成
坯的过程。
注浆成形(现代定义):具有一定液态流动性的成型方法。 强化注浆,自动化管道注浆,成组注浆 一 基本注浆方法:
1、 空心注浆:(单面注浆)-石膏模没有型芯,泥浆注满模型后放置一段时间,待模型内壁粘附一定厚度的坯体后,将多余泥浆倒出,然后带模干燥。 坯体外形-模型工作面
坯体厚度-吸浆时间(模温,湿度,泥浆性质) 适于:小件,薄壁产品
2、 实心注浆:(双面注浆)--泥浆注入外模与型芯之间,石膏模从内外两个方向同时吸水。注浆过程中泥浆量不断减少。须不断补充泥浆,直至全部泥浆硬化成坯。 坯体外形-外模工作面 坯体内形-模芯工作面
坯体厚度-外模与模芯的空腔
适于:坯体内外表面形状,花纹不同。大型,厚壁的产品。 对泥浆性能要求;
空心注浆:比重小,稳定性好,触变性稍小,细 实心注浆:浓,触变性稍大,粗 二 强化注浆方法:
施加压力 ↑吸浆速度,坯体强度
根据加压方式可分为:真空注浆,离心注浆,无力注浆,电泳注浆
1、 真空注浆:模外抽真空,模型放于负压的真空室中,内外压力差↑,注浆推动力↑ 吸浆速度↑,减少坯体气孔,针眼
2、 离心注浆: 向旋转的模型内注入泥浆,在离心力作用下,泥浆紧靠模型脱水成坯,气泡较轻,集中于中间部位,最后破裂消失。
特点:致密度高,厚度均匀,变形较小
要求:粒度分布窄,否则大颗粒集中在表面,小颗粒位于内部,造成收缩不均。
3、 压力注浆:通过提高泥浆压力来提高注浆过程推动力,加速水分扩散,可缩短注
浆时间,减少坯体干燥收缩和脱模后坯体的水分。
加压方式:提高浆桶高度或引入压缩空气 根据加压大小可把压力注浆分为: 高压注浆>2MP 高强度树脂模 中压注浆0.15~0.4MP 高强度硫磺,树脂模型 微压注浆<0.03MP 石膏模 压力注浆特点:1、缩短注浆时间
2、减少坯体干燥收缩,提高坯体致密度 3、压力注浆降低坯体脱模后留有的水分
4、 电泳成形:直流外电场作用下,带负电的粘土颗粒与水分离,移向阳极,并沉于阳极,形成与阳极相似的陶瓷坯体。
特点:坯体结构均匀,颗粒排列整齐,没有气泡,无内在应力,改变阳极形状可生产各种形状的制品。尺寸较大的平板状产品。但坯体强度低,泥浆浓度的变化会引起水的电解 ,发生如下反应:
阳:02+Zn→ZnO
阴: 生成H2 泥浆循环 三、热压注成型:尺寸准确,表面光洁,形状复杂产品
工序为:石蜡→浇注成型→排蜡→烧成 蜡浆 结合剂 增大流动性 粉料的处理:预烧的目的是减少收缩
细度要求高使凝固有一定强度
选用石蜡的原因 :不与瓷粉反应,冷却时体积收缩,易于脱模 浇注工艺 排蜡工艺
四、流延法成型超薄瓷片,其厚度<0.05mm
第二节 可塑成型
定义:对具有一定压塑变形能力的泥料进行加工成型的方法。 一、旋坯成型
1、成型操作:利用旋转的石膏模和样板刀来成型。
石膏模置于转动的机器上,放下样板刀,由于样板刀的压力,泥料均匀分布于模子的内部表面,多余的泥料则贴于样板刀上。
样板刀的工作弧线形状于模型的工作面的形状构成坯体的内外表面,而样板刀与模型工作面的距离决定坯体厚度。
刀口一般要求成30~40。以减少切削阻力。
2、工艺特点:要求泥料水分均匀,结构一致,可塑性较好。旋压成形以“刮泥“的形式排开泥料,要求泥料屈服值稍低。坯体含水量稍高。
旋坯成形变形率高原因在于:样板刀与坯体表面不光滑。修坯需加水赶光表面,刮泥时排泥混乱。正压力小:样板刀以一定角度与泥接触,生坯致密度差。 3、成型时常见缺陷: 1)夹层开裂:样板刀上下过快 在坯件某部造成凹坑或由于装入石膏模内的泥料不够,重新添泥,前后泥料结合不紧密或在旋坯时,泥团本身存在夹层。
2)外表开裂:修坯时加水过多,局部凹下部位积水 干后即开裂或由于旋制大型坯体时,样板刀积泥太厚或旋坯刀震动,生成开裂。
二、 滚压成形:是在旋压基础上发展起来的。将扁平的刀→改变成锥形或圆柱形的圆转体--- 滚压头
1、 成形操作:特点:泥料与滚压头接触面大,受压时间长,受力均匀,坯体致密均匀,
强度较大,不需加水赶光表面,减少变形。
阳模滚压-外滚压,滚压头决定坯体外形的大小,适合扁平状、宽口且坯体内表面有花纹的产品。
阴模滚压-内滚压,滚压头形成坯体内表面,适合内径小而宽口制品。
2、主要工艺因素:
1)泥料的要求:阳模成型-泥料在模型外,水分应少些,可塑性强些。 阴模成型-可塑性可稍低,成型水分可稍多。
2)滚压头温度:热滚压,泥料表面产生一层气膜,防止粘滚头。滚压的坯体表面光滑,质量提高,对泥料要求不严,适用范围广。 3)主轴转速:主轴转速n1 滚头转速n2
n1↑ 可提高产量。如果产品直径大则n1应稍小
阳模:n1过大,泥料易脱离模型,底部花心,边缘破口 阴模:n1可稍大,过小粘滚头
转速比 i=n1/n2 反映成型对泥料与滚头的相对运动 i=1作相对滚动,i<1或i>1除作相对滚动外,还有相对滑动 三、塑压成型:泥料放于模型内常温压制成坯
模型内部多孔性纤维管 可通压缩空气或抽真空 优点:1. 成型异型盘碟类产品
2. 成型时施加一定压力,致密度↑
缺点:对模强度要求较高 四、注塑成型(注射成型)
瘠性物料与有机添加剂混合加压挤制 坯料不含水:瘠性物料+ 结合剂
成型过程:加热坯料→注射成型→模具打开→脱模烧成
相同点 不同点
注射成型 工序相同 粒状粉料不含水,压力更高
热压注成型 在一定温度下将含水一定水分的 制备蜡浆
粒状粉料填充到模型之中,施加压力 压力稍低 使之成为具有一定形状和强度的陶瓷
坯体。
第三节 压制成型
一、 加压制度与坯体质量的关系 1、成型压力的影响。 净压力-粉料的阻力 成型压力
消耗压力-克服粉料颗粒对模壁摩擦所消耗的力 坯体高,形状复杂,要求压力大
压力↑可↑致密度。但过大会引起残留空气膨胀使坯体开裂
2、加压方式的影响:
单面加压:压力分布不均,有低压区,死角
双面加压:消除底面的低压区、死角,但空气易被挤到坯体中间部位,使中部度小。所以应采用双面先后加压
3、加压速度:低压区:速度稍快使空气消除
高压区:应缓慢加压以免残余气体无法排出,并应多次加压以保证压力均匀
4、添加剂的选用:
(1) 减少粉料颗粒间及粉料与模壁的摩擦---润滑剂 (2) 增加粉料颗粒间的粘结作用-粘结剂
(3) 促进粉料颗粒间吸附,湿润或变形-表面活性剂
二、 等静压成型:
装在封闭模具中的粉料各个方向同时均匀受压成型的方法。
1. 常温等静压:液体介质的不可压缩性及各个方向均匀传递压力的特性 (1)备料:流动性好 含水量<3%
(2)装料:振动装料,可同时抽真空→堆积密度↑ (3)加压:成型压力:70-150MPa
(4)脱模:避免突然降压,否则内外气压不平衡,使坯体破裂(残余气体被压缩) 根据模具与容器的关系可分为:湿袋法:模具于介质直接接触,与容具不关联模具结构
干袋法:模具固定在容器内,脱模时不必移动模具。但模具顶部,底部无法加压,因此致密性稍差。
2. 常温等静压成型的特点:
优点:1)坯体密度大,结构均匀,烧成收缩小,制品尺寸准确。 2)生坯强度大,不用干燥,可直接上釉或烧成。 3)可压制形状复杂的大型制品。 4)粉料可不加或少加粘合剂。