特種陶瓷工藝學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1特種特種(tzhng)陶瓷工藝學(xué)陶瓷工藝學(xué)第一頁，共43頁。配 料 配方計算 （自學(xué)） 配料制備 （制備方法同前粉體制備方法） 混合 （盡可能實現(xiàn)最大均勻性） 塑化 造粒 瘠性物料的懸浮(xunf)問題第2頁/共43頁第二頁，共43頁。注意以下幾個方面： 加料的次序（先多后少再多） 加料的方法（添加劑最好以化合物形式加入） 濕法混合(hnh)時的分層 （干燥后再混合(hnh)） 球磨筒的使用（專用）混料第3頁/共43頁第三頁，共43頁。塑化： 指利用塑化劑使原來無塑性的坯料具有可塑性的過程可塑性： 指坯料在外力作用下發(fā)生無裂紋的形變，當(dāng)外力去掉后不再恢復(fù)原狀的性能塑化劑： 指使坯料具有

2、可塑性能力的物質(zhì)。一般分無機塑化劑和有機(yuj)塑化劑。對于特種陶瓷，一般采用有機(yuj)塑化劑。塑化第4頁/共43頁第四頁，共43頁。塑化機理(j l) 無機塑化劑在傳統(tǒng)陶瓷中主要指粘土物質(zhì)，其塑化機理主要是加水后形成帶電的粘土-水系統(tǒng)，使其具有可塑性和懸浮(xunf)性。 有機塑化劑一般也是水溶性的，是親水的，同時又是有極性的。因此，這種分子在水溶液中能生成水化膜，對坯料表面有活性作用，能被坯料的粒子表面所吸附，而且分子上的水化膜也一起被吸附在粒子表面上，因而在瘠性粒子的表面上，既有一層水化膜，又有一層粘性很強的有機高分子。而且這種高分子是蜷曲線性分子，所以能把松散的瘠性粒子粘結(jié)在一起

3、，又由于有水化膜的存在，使其具有流動性，從而使坯料具有可塑性。第5頁/共43頁第五頁，共43頁。塑化劑常用塑化劑：聚乙烯醇（PVA），聚醋酸乙烯脂，石蠟等等塑化劑的選擇： 根據(jù)成型方法、坯料的性質(zhì)、制品性能的要求、以及塑化劑的性質(zhì)、價格和其對制品性能的影響來選擇，還要考慮塑化劑的排除(pich)難易程度。第6頁/共43頁第六頁，共43頁。塑化劑的影響(yngxing)還原作用： 氧化不完全(wnqun)會產(chǎn)生CO氣體，可能跟坯體中某些成分發(fā)生還原作用 對制品性能的影響： 塑化劑揮發(fā)時會產(chǎn)生一定的氣泡，可能影響坯體性質(zhì)。 這取決于塑化劑的用量和性質(zhì)，如：塑化劑的揮發(fā)速度等。 一般要求塑化劑揮發(fā)溫

4、度(wnd)低于坯體的燒成溫度(wnd)，而且揮發(fā)溫度(wnd)范圍要大一些，有利于控制。 第7頁/共43頁第七頁，共43頁。造粒 在很細(xì)的粉料中加入一定塑化劑，制成粒度較細(xì)。具有一定假粒度級配、流動性好的粒子(lz)（2080目），又叫團粒 一般造粒法 團粒質(zhì)量(zhling)較差，大小不一，體積密度小 加壓造粒法 體積密度較大 噴霧造粒法 質(zhì)量(zhling)好，產(chǎn)量大，可連續(xù)生產(chǎn) 凍結(jié)造粒法 組成均勻，反應(yīng)性與燒結(jié)性良好，主要用于實驗第8頁/共43頁第八頁，共43頁。第9頁/共43頁第九頁，共43頁。第10頁/共43頁第十頁，共43頁。懸浮(xunf)問題 為了方便注漿成型，對塑性差、不

5、利于懸浮的瘠性物料，一般通過表面改性，通常通過在表面吸附活性物質(zhì)來實現(xiàn)懸浮的目的(md)。 （1） 控制溶液PH值 （2） 有機膠體和表面活性物質(zhì)的吸附 第11頁/共43頁第十一頁，共43頁。帶電粒子在水溶液中的雙電層結(jié)構(gòu)(jigu)擴擴散散層層吸吸附附層層對于固定體對于固定體系系E E是固定的是固定的可通過塑化可通過塑化劑或者解凝劑或者解凝劑調(diào)整劑調(diào)整 當(dāng)粒子和介質(zhì)固定時，當(dāng)粒子和介質(zhì)固定時，和擴散層厚度成正比；和擴散層厚度成正比； 而而電位的增高，可提高團粒間的斥力，有助于克服電位的增高，可提高團粒間的斥力，有助于克服(kf)范德華力范德華力和和布朗運動，獲得良好的懸浮性。和和布朗運動，獲

6、得良好的懸浮性。第12頁/共43頁第十二頁，共43頁。 以Al203為例， Al203用鹽酸(yn sun)處理后，在粒子表面生成三氯化鋁(AlCl3)，三氯化鋁立即水解，生成AlCl2+和AlCl2+離子，猶如Al203粒子表面吸附了一層陽離子，使其成為一個帶正電荷的膠粒，然后膠粒吸附OH而形成一個龐大的膠團。 （1） 控制(kngzh)溶液PH值生產(chǎn)中可以利用(lyng)此原理來調(diào)整Al203的PH值，使之懸浮或者凝聚堿性介質(zhì)中，第13頁/共43頁第十三頁，共43頁。第14頁/共43頁第十四頁，共43頁。 Al203料漿的PH值、 電位以及粘度的關(guān)系曲線(qxin)。 當(dāng)PH值由114時，

7、 電位出現(xiàn)兩次最大值，最大值處粘度最低 酸性介質(zhì)中粘度更低第15頁/共43頁第十五頁，共43頁。 同樣(tngyng)以Al203為例，還可以通過有機表面活性物質(zhì)的吸附使其懸浮，如阿拉伯樹膠、羧甲基纖維素等。（2 2） 有機膠體有機膠體(jio t)(jio t)和表面活性物質(zhì)的吸附和表面活性物質(zhì)的吸附 阿拉伯樹膠(shjio)對Al203料漿粘度的影響，如圖： 當(dāng)阿拉伯樹膠(shjio)少時，吸附的Al203膠粒較多，使質(zhì)量變大而聚沉； 當(dāng)阿拉伯樹膠(shjio)多時，在水中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使Al203膠粒表面形成一層有機親水保護(hù)膜，從而使膠粒碰撞聚沉變得困難，提高料漿穩(wěn)定性。第16頁/共4

8、3頁第十六頁，共43頁。第17頁/共43頁第十七頁，共43頁。成 型第18頁/共43頁第十八頁，共43頁。 把一定濃度的漿料注入石膏模中，與石膏相接觸的外圍首先脫水（或脫其它有機(yuj)溶液）、硬化，粉料沿石膏模內(nèi)壁成形出所需形狀，經(jīng)脫模、干燥后得到具有一定形狀和強度的坯體，該方法稱為注漿成形。 其優(yōu)點是可制造大而復(fù)雜的制品(zhpn)，且成本較低，設(shè)備簡單。但生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，而且制品(zhpn)質(zhì)量差，不適合特種陶瓷生產(chǎn) 工藝上，在進(jìn)行注漿成形時，首先要配制懸浮液漿。 A）對料漿要求：一般要求料漿具有流動性好，穩(wěn)定性好（不易沉淀和分層），觸變性小，含水（或含液）量低，滲透性好，氣體

9、含量低等性質(zhì)。對于粘土質(zhì)陶瓷材料，在料漿中加入適量解凝劑是調(diào)節(jié)其流動性、穩(wěn)定性和觸變性等性能的有效方法。 B）對解凝劑要求：能改變料漿中膠團的雙電層厚度和電位，從而改變料漿的流變性能。第19頁/共43頁第十九頁，共43頁。注漿過程操作(cozu)實例空心(kng xn)注漿實心注漿第20頁/共43頁第二十頁，共43頁。離心(lxn)注漿壓力(yl)注漿 縮短(sudun)吸漿時間 減少坯體干燥時的收縮量 降低坯體脫模后的殘留水分第21頁/共43頁第二十一頁，共43頁。 主要是利用石蠟料漿加熱融化后具有流動性和可塑性，冷卻后能在金屬模中凝固成一定形狀這一特點來完成的。和注漿成型相比，要多了排蠟這

10、一工序。 適合形狀較復(fù)雜，精度要求高的中小型產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡單，操作方便(fngbin)，勞動強度不大，生產(chǎn)效率較高，模具磨損小，壽命長，因此在特種陶瓷生產(chǎn)中經(jīng)常采用。但工序復(fù)雜，排蠟過程尤為重要。 第22頁/共43頁第二十二頁，共43頁。 將石蠟（按配比)稱取一定量(一般為12.513.5)后加熱熔化成蠟液，然后與粉料均勻混合，凝固后制成蠟板。 粉料要保證含水量不大于0.2。因為(yn wi)粉料內(nèi)含水量大于l時，水分會阻礙粉料與石蠟完全浸潤，粘度增大，難以成型。另外在加熱時，水分會形成小氣泡分散在漿料之中，使燒結(jié)后的制品形成封閉氣孔，性能變壞。 制備蠟漿時，在粉料中加入少量的表面活性劑(

11、一般為0.40.8，如蜂蠟等)，可以減少石蠟的含量，改善成型性能等。 料漿性能要確保穩(wěn)定性與可鑄性 第23頁/共43頁第二十三頁，共43頁。 原理是將配制成的料漿蠟板放置在熱壓鑄機筒內(nèi)，加熱至一定溫度熔化，在壓縮空氣的驅(qū)動下，將筒內(nèi)的料漿通過吸鑄口壓入模腔，根據(jù)產(chǎn)品的形狀和大小(dxio)保持一段時間后，去掉壓力，料漿在模腔中冷卻成型，然后脫模，取出坯體，有的還可進(jìn)行加工處理，或車削、或打孔等。第24頁/共43頁第二十四頁，共43頁。 A）先將坯體埋入疏松、惰性粉料（也稱吸附劑,它在高溫下穩(wěn)定，且不易與坯體粘結(jié)，一般用煅燒的Al2O3粉料），然后按一定升溫速度加熱； B）當(dāng)達(dá)到一定溫度時，石蠟

12、開始熔化，并向吸附劑中擴散，坯體逐漸收縮； C）當(dāng)達(dá)到較高溫度時，坯中顆粒間也開始出現(xiàn)一定的燒結(jié)反應(yīng)； D）隨著溫度的升高和時間的延長，坯中有機物逐漸減少，坯體強度提高，體積減??；至有機物基本排除時，排蠟過程則結(jié)束。工藝關(guān)鍵(gunjin)：控制升溫速度和最高溫度 熱壓鑄形成(xngchng)的坯體在燒成之前，先要經(jīng)排蠟處理。 第25頁/共43頁第二十五頁，共43頁。排蠟工藝排蠟工藝(gngy)第26頁/共43頁第二十六頁，共43頁。排蠟工藝排蠟工藝(gngy)實例實例第27頁/共43頁第二十七頁，共43頁。 利用壓力把具有(jyu)塑性的粉料通過模具擠出來成形的，模具的形狀就是成形坯體的形狀

13、。適合擠制棒狀、管狀的坯體。料漿要求： 粉料細(xì)度要求較細(xì)，外形圓潤，以長時間小磨球球磨的粉料為好。溶劑(rngj)、增塑劑、粘結(jié)劑等用量要適當(dāng)，同時必須使料漿高度均勻，否則擠壓的坯體質(zhì)量不好。特點： 污染小，操作易于自動化，可連續(xù)生產(chǎn)，效率高。適合管狀、棒狀產(chǎn)品的生產(chǎn)。但擠嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高。由于溶劑(rngj)和結(jié)合劑較多，因此坯體在干燥和燒成時收縮較大，性能受到影響。第28頁/共43頁第二十八頁，共43頁。擠壓(j y)制造蜂窩狀坯體模具第29頁/共43頁第二十九頁，共43頁。 注射成型就是陶瓷注射成型就是陶瓷(toc)(toc)粉粉料與熱塑性有機載體配比、混合、料與熱塑性有機載體

14、配比、混合、造粒后，將其加入注射機中注射進(jìn)造粒后，將其加入注射機中注射進(jìn)模具型腔，經(jīng)充填保壓、冷卻和脫模具型腔，經(jīng)充填保壓、冷卻和脫模。即得含塑坯體，置排塑爐內(nèi)，模。即得含塑坯體，置排塑爐內(nèi)，緩緩加熱，排除有機成分，從而獲緩緩加熱，排除有機成分，從而獲得成型坯體。得成型坯體。第30頁/共43頁第三十頁，共43頁。第31頁/共43頁第三十一頁，共43頁。 又稱為干壓成形，是將粉料填充到模具內(nèi)部后，通過單向(dn xin)或雙向加壓，將粉料壓制成所需形狀。工藝要求： 注意加壓速度和保壓時間 干壓成型特點工藝簡單，操作方便(fngbin)，周期短，效率高，便于實行自動化生產(chǎn)。此外，坯體密度大，尺寸精

15、確，收縮小，機械強度高，電性能好。但生產(chǎn)大型坯體時有困難，而且模具磨損大、加工復(fù)雜、成本高，其次加壓只能上下加壓，壓力分布不均，致密度不均，收縮不均，會產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象。第32頁/共43頁第三十二頁，共43頁。單向(dn xin)加壓第33頁/共43頁第三十三頁，共43頁。雙向加壓第34頁/共43頁第三十四頁，共43頁。模壓(my)成型機四柱(s zh)液壓機單臂液壓機第35頁/共43頁第三十五頁，共43頁。自動(zdng)壓片機第36頁/共43頁第三十六頁，共43頁。 借助高壓泵的作用把流體介質(zhì)（氣體或液體）壓入耐高壓的鋼體密封容器內(nèi)，高壓流體的等靜壓力直接作用于彈性模套內(nèi)的粉末上，使粉體各個方向同時(tngsh)均衡受壓，而獲得密度分布均勻以及強度較高的壓坯。 特點： (l) 可以成型以一般方法不能生產(chǎn)的形狀復(fù)雜、大件及細(xì)而長的制品，而且成型質(zhì)量(zhling)高 (2) 可以不增加操作難度而比較方便地提高成型壓力，而且壓力作用效果比其它干壓法好。 (3) 由于坯體各向受壓力均勻，其密度高而且均勻，燒成收縮小，因而不易變形。 (4) 模具制作方便、壽命長、成本較低。 (5) 可以少用或不用粘接劑。第37頁/共43頁第三十七頁，共43頁。濕式等靜壓干式(n sh)等靜壓第38頁/共43頁第三十八頁