陶瓷注浆成型技术

1、- 1 - 空石膏模 注浆 放浆 坯体 图1 空心注浆 陶瓷注浆成型技术 一、概述 注浆成型是利用石膏模的吸水性，将具有流动性的泥浆注入石膏模内，使泥浆分散 地粘附在模型上，形成和模型相同形状的坯泥层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到 一定厚度时，经干燥收缩而与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。 注浆成型是一种适应性大，生产效率高的成型方法。凡是大型、形状复杂、不规则 或薄胎等制品，均可采用注浆成型法来生产，因此注浆成型在日常陶瓷、工业美术瓷、 卫生洁具瓷及现代陶瓷等领域得到广泛应用。 (一)注浆成型的方法 l、基本注浆方法 (1)空心注浆(单面注浆) 该方法用的石膏模没有型芯。操作时 泥浆注

2、满模型经过一定时间后，模型内壁 粘附着具有一定厚度的坯体。然后将多余 泥浆倒出，坯体形状在模型内固定下来， 见图1 所示。这种方法适用于浇注小型薄 壁的产品，如陶瓷坩埚、花瓶、管件、杯、 壶等。空心注浆所用泥浆密度较小，一般 在1.65-1.8g/cm 3 ，否则倒浆后坯体表面有泥缕和不光滑现象。 其它参数如下: 流动性一般为10-15 秒 稠化度不宜过大(1.1-1.4) 细度一般比双面注浆的要细，万孔 筛筛余0.5%-1%。 (2)实心注浆(双面注浆) 实心注浆是将泥浆注入两石膏模面之间(模型与模芯)的空穴中，泥浆被模型与模芯 的工作面两面吸收，由于泥浆中的水分不断减少，因此注浆时必须陆续

3、补充泥浆，直到 穴中的泥浆全部变成坯时为止。显然，坯体厚度与形状由模型与模芯之间的空穴形状和 尺寸来决定，因此没有多余的泥浆倒出。其操作过程如下图所示: - 2 - 该方法可以制造两面有花纹及尺寸大而外形比较复杂的制品:如盅、鱼盘、瓷板等。 实心注浆常用较浓的泥浆，一般密度在1.8g/cm 3 以上，以缩短吸浆时间。稠化度(1.5 -2.2)，细度可粗些，万孔筛筛余1%-2%。 2、强化注浆法 为缩短注浆时间，提高注件质量，在两种基本注浆方法的基础上，形成了一些新的 注浆方法，这些方法统称为强化注浆。强化注浆主要有以下几种: (1)压力注浆 采用加大泥浆压力的方法来加速水分扩散，从而加速吸浆速

4、度。压力注浆最简单的 就是提高盛浆桶的位置，利用泥浆本身的重力从模型底部进浆，也可利用压缩空气将泥 浆注入模型内。根据泥浆压力大小，压力注浆可分为微压注浆、中压注浆、高压注浆。 微压注浆的注浆压力一般在0.05MPa 以下;中压注浆的压力在0.15-0.20MPa;大于 0.20MPa 的可称为高压注浆，此时就必须采用高强度的树脂模具。 (2)真空注浆 用专门设备在石膏的外面抽真空，或把加固后的石膏模放在真空室中负压操作，这 样却可加速坯体形成，提高坯体致密度和强度。 (3)离心注浆 离心注浆是使模型在旋转情况下注浆，泥浆受离心力的作用紧靠模型形成致密的坯 体，泥浆中的气泡由于比较轻，在模型旋

5、转时，多集中在中间，最后破裂排出，因此也 可提高吸浆速度与制品的品质。但这种方法所用泥浆中的固体颗粒尺寸不能相差过大， 否则粗颗粒会集中在坯体表面，细颗粒容易集中在模型内部，造成坯体组织不均匀，干 燥收缩易变形。 (4)热浆注浆 热浆注浆是在模型两端设置电极，当泥浆注满后，接上交流电，利用泥浆中的电解 - 3 - 质的导电性加热泥浆，把泥浆升温至50左右，可降低泥浆粘度，加快吸浆速度。 (二)注浆成型对石膏模及泥浆的性能要求 注浆成型的关键要有高质量的模型和性能良好的注浆泥料。 l、对石膏模型的要求 (1)模型设计合理，易于脱模。各部位吸水性均匀，能保证坯体各部位干燥收缩 一致即坯体的致密度一

6、致。 (2)模型的孔隙不大，吸水性好，其孔隙度要求在30%-40%，使用时石膏模不宜太 干，其含水量一般控制在 4%-6%，过干会引起制品的干裂、气泡、针眼等缺陷，同时模 子使用寿命缩短，过湿会延长成坯时间，甚至难于成型。 (3)模型工作表面应光洁，无空洞，无润滑油迹或肥皂膜。 2、对泥浆的要求 (1)泥浆的流动性良好，即泥浆的粘度小，在使用时能保证泥浆在管道中的流动并 能充分流注到模型的各部位。良好的泥浆应该像乳酪一样，流出时成一根连绵不断的细 线，否则浇注困难。如模型复杂时，会产生流浆不到位，形成缺角等缺陷。 (2)含水量尽可能低，在保证流动性的前提下，尽可能地减少泥浆的含水量，这 样可减

7、少注浆时间，增加坯体强度，降低干燥收缩，缩短生产周期，延长石膏模使 用寿命。一般泥浆含水量控制在30%-35%，密度1.65-l.9g/cm 3 。 (3)稳定性好，泥浆中不会沉淀出任何组分(如石英、长石等)，泥浆各部分能长期 保持组成一致，使注件组织均匀。 (4)过滤性(渗透性)要好。即泥浆中水分能顺利通过附着在模型壁上的泥层而被模 型吸收。可通过调整泥浆中瘠性料与塑性原料的含量来调整滤过性。 (5)具有适当的触变性。泥浆经过一定时间存放后粘度变化不宜过大，这样泥浆便 于输送和储存，同时又要求脱模后的坯体不至于受到轻微震动而软塌，注浆用泥浆触变 性太大则易稠化，不便浇注，而触变性太小则生坯易

8、软塌，所以要有适当的触变性。 (6)泥浆中空气含量尽可能少，注浆料中通常混入了一定数量的空气，使注件中有 一定数量的气孔，对于比较稠厚的泥浆这种现象更为显著，为避免气泡产生和提高泥浆 流动性，生产上常采用真空脱泡处理。 (7)形成的坯体要有足够强度。 (8)注浆成形后坯体容易脱模。 (三)稀释剂的种类与选用 一般来说，泥浆含水量越低流动性越差，而注浆工艺要求泥浆含水量尽可能低而流 - 4 - 动性又要足够好，即需制备流动性足够好的浓泥浆，生产上为获得这种含水量尽可能低 而流动性足够好的浓泥浆采取的措施是加入稀释剂。 陶瓷工业生产中常采用的稀释剂分为三类: 1.无机电解质。如水玻璃、碳酸钠、磷酸

9、钠、六偏磷酸钠等。这是最常用的一类 稀释剂。要得到所需要粘度得泥浆，与所需要加入电解质得种类和数量及泥浆中粘土的 类型有密切的关系。一般来说，电解质用量位干坯料质量的0.3%-0.5%。 水玻璃对增强高岭土泥浆的悬浮能力效果最好，它不仅显著地降低其粘度，而且在 相当宽的电解质浓度范围内粘度都是很低的，有利于生产操作。对于含有机物的紫木节 土泥浆来说，碳酸钠的稀释作用较水玻璃好。 生产中常同时采用水玻璃和纯碱做稀释剂以调整吸浆速度和坯体的软硬程度。因为 单用水玻璃时，坯体脱模后硬化较快，内外水分差别小，致密发硬，容易开裂。单用纯 碱(Na2CO3)时，脱模后坯体硬化较慢，内外水分差别大，坯体较软

10、，或者外硬内软。使 用电解质时，要注意其质量。纯碱如果受潮会变成碳酸氢钠，后者会使泥浆絮凝。水玻 璃(Na2SiO3)是一种可溶性硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物(通常Na2O)及二氧化硅所 组成。它的组成用SiO2/Na2O 的摩尔比(称为水玻璃的模数)来表示，当其模数大于4 时， 长期放置会析出胶体SiO2。常用作稀释剂的水玻璃模数一般为3 左右。 2.有机酸盐类。如腐殖酸钠、单宁酸钠、柠檬酸钠、松香皂等。这类有机物质具 备作稀释剂的几个条件。它们的稀释效果比较好。腐殖酸钠的用量一般<0.25%。若超 过时，泥浆粘度又增大，这和无机电解质的稀释规律相似。另外，用量过大，如烧成时 其有

11、机物未烧净，还会使釉面发暗。单宁酸钠的用量一般为0.3%-0.6%左右。 3.聚合电解质。陶瓷工业中采用这类稀释剂的历史远短于上述两类稀释剂。聚合 电解质常用作不含粘土原料的泥浆的稀释剂。常用的有阿拉伯树胶、桃胶、明胶、羧甲 基纤维钠盐等有机胶体，其用量少时会使料浆聚沉，适当增多时会稀释浆料，用量一般 在0.3%左右。 二、注浆成型操作过程 1.注浆成型操作过程 注浆成型操作过程根据产品种类、泥浆性质不同大体需经过以下几道工序: - 5 - 以下就主要工序给予说明: (1)合模 在合模前应先将模型的工作表面清扫干净，不得留有干泥或灰尘。并检查模子工作 表面是否光洁，有无空洞和润滑油迹。如正常即

12、可进行合模，装配好的模型如有较大缝 隙，用软泥将合缝处的缝隙堵死，以免漏浆。使用时模型不宜过干过湿，其水量一般控 制在4%-6%。 (2)注浆 对于单面注浆而言，将料浆注满模型即可，等泥层增厚到需要的厚度时，倒掉模型 内多余的泥浆，为避免倒掉后少量残余的泥浆在坯体内表面的不均匀分布，生产上还需 要对倒掉泥浆后的带坯模型进行甩浆以保证残余泥浆分布均匀，避免泥缕产生。 对于双面注浆，须陆续补充泥浆，直到模型内的空穴泥浆全部变成坯体。无需倒浆 和甩浆。 (3) 青坯干燥 刚形成的注件由于含水量较高，强度较低而不能立即脱模，需带模干燥一定时间， 这种干燥称为青坯干燥，在青坯干燥期间，由于水分的蒸发及模

13、子的继续吸水，注件水 分不断下降，坯体收缩并与模型脱离，同时强度也逐渐提高，这时即可脱模。 (4) 脱模 脱模后坯体应轻拿轻放、放平、放正、放稳、并防止振动。 (5) 粘接 粘接是制造壶、杯及有些小口花瓶、坛等日用瓷和艺术瓷、卫生瓷等不能一体成形 的坯体所必需经过的工序，粘接过程是指用一定稠度的粘接泥浆将各自成形好的部件粘 接在一起。对于粘接工艺，要注意以下几个方面。 各部件的软硬程度(含水率)。在粘接时，各部件的软硬程度并不强求一致，但 合模 注浆料 注浆 青坯干燥 脱模 粘接 干燥 修坯(干修) 干燥 找裂 干燥 满足施釉或入窑烧成工艺要求的半成品 修坯(湿修) 模具清扫、涂油 - 6 -

14、 是含水率尽量接近。一般说来，零件坯件应比主体坯件稍硬一些，以防止变形，但也不 能相差太大，否则会因含水量不同而收缩不一致引起裂坯缺陷。实践表明，两者之间水 分含量相差不应超过2%-3%。 粘接泥浆。粘接泥浆一般和坯体的组成一致，这样才不会由于两者膨胀系数不一 致导致裂纹，同时，还要控制好泥浆的粘度和流动性，一般流动性要好，相对密度调节 至2.0 以上，这样的泥浆粘接后才不会开裂。为了粘接牢固，也可在粘接泥浆中加入一 定的粘接剂(糊精、甲基纤维素等)，也可以在泥浆中加入30%左右的釉料或其它熔剂， 使其在高温下与坯体牢固结合。 粘接接触面。根据粘接接触面不同，可以将粘接分为滑面粘接和麻面粘接。

15、所谓 麻面粘接是指两接触面有锯齿状刀子划成锯齿状，这样可以增加接触面积，使粘接口更 牢固。麻面粘接的麻面程度还可根据坯体含水率而定，如坯体含水率低，则麻面程度可 深一些;如含水率高，则可浅一些。对于大型卫生瓷有两种不同的操作方法;一种是在 两个粘接件含水率适当的情况，先将两者粘接处划成麻面;另一种情况是坯体含水较低， 使之麻面后可用刷子粘水刷一遍，直接用稠泥浆进行粘接。这两种操作如能掌握恰当， 可以得到同样的效果。 粘接完后，要将多余的泥浆刮走。同时，为了防止开裂和变形，一般在粘接处粘上 软布或纸。 (6)修坯 对于粘接完的坯体，由于其表面不太光滑，边口有毛边，有的还留有模缝迹，而且 有些产品

16、还需进一步加工，如挖底、打孔等等，因此需要进一步加工修平，称之为修坯。 修坯是对立体半成品进行打磨加工，使其成为能适应施釉操作和入窑烧成的精坯。 修坯是注浆成形和可塑成形工业中一项必要的工作。它对坯体表面品质影响很大，应足 够重视。 修坯有湿修与干修之分。湿修是在坯体含水很多，尚在湿软的情况下进行，适合器 形较复杂或需经湿接的坯体，此时操作较容易而且修坯刀子不易磨损，其缺点是容易在 搬动及操作过程中使坯件受伤而引起变形，对提高品质不利。一般碗、壶、杯等需进行 加工的制品，多采湿修，其水分视需加工的程度来定。需可塑加工(如打孔等)和粘接的 坯体，其湿修水分可略高，为16%-19%，例如瓷器和精陶

17、坯体一般为16%-18%，而粗 陶坯一般为 8%-16%。湿修的方法，可用刮刀、泡沫塑件等刮平修光。干修是在坯体含 水量降 6%-10%或干燥后水分更低(2%)的情况下进行。此时坯体强度增高，可减少因搬 动受伤而引起的变形，对提高品质有利，其缺点是粉尘较大，而且对修坯刀的阻力较大， - 7 - 容易跳刀，修坯刀的磨损也较大，操作技术较难掌握。干修时由于坯含水率低，可用泡 沫塑料、抹布、帚子等蘸水进行修坯，也可用小刀、筛网等直接干修。修坯采用的刮刀 种类很多，制品不同，其采用的形状也不同。例如卫生瓷的修坯刮刀，按其形状分，可 分为平刮刀、圆刮刀、月牙刮刀三种。平刮刀为全半圆形，一般适应于修平面;

18、圆刮刀， 呈双弧形，适用于刮凹面;月牙刮刀适用于刮凸起面模型对口缝痕迹等。刮刀一般为双 面刃，刃宽在5-lOmm。刮坯时根据所刮坯体的凸凹程度，改变刮刀面同坯体表面的角度 进行操作。下表给出了日用陶瓷的一些修坯和粘接的工艺参数实例。 日用陶瓷修坯、粘接的工艺参数实例 项 目 地域 或厂名 产品名称 粘接 干修 湿修 粘接浆水 分/% 坯体水 分/% 坯体水 分/% 修坯机转 速(r/min) 坯体水 分/% 修坯机转 速(r/min) 唐山瓷区 壶类 32-34 15-17 <10 景德镇瓷 区 壶类 盘类 36-40 23-24 <5 350-400 23-24 宜兴瓷区 精陶杯

19、 28-29 16-17 16-18 湖南群力 瓷区 杯、碟、盘、碗、 杯、壶、奶盅等 34-37 20-22 1 400-650 20-22 135-145 辽宁锦州 瓷区 杯类 26 17-18 8-9 630-640 湖南界碑 瓷区 梨形杯 39 18 18-19 430 修坯时既要强调外观品质，又要注意其它品质缺陷的预防。因此，在操作过程中 要特别小心。例如在干修坯体时，要注意以下几点: 坯体表面的石膏脏、绒布脏、海绵脏和泥片屑，务必清除干净，以防造成成品外 观缺陷。 要用混水擦坯，以浆水糊住坯体表面的棕眼，以免影响成品外观品质。 坯体本身有气泡，一般在5mm 左右，可以用干坯碎块堵，

20、然后用硬物轧实。如果 气泡超过5mm 则要看能否堵，若不能堵，可用刮刀刮平，使之没有明显的痕迹，以不影 响外观为好。如果气泡较大，又有一定深度，则视为废品。 坯体表面有明显凹凸一定要刮平。 - 8 - 坯体某一部位如有长lOmm、深2mm 左右的小裂纹，可以用刮刀刮到无裂纹为止， 然后将周围部位刮平。 坯体注浆眼有痕迹的部位一定要用刮刀刮掉，以防止成品出现泥缕缺陷。 坯体经干修后还要进行打磨、检查。检查时一看坯体的洗净面、隐蔽孔;二看眼孔 等;三看模缝;四看粘口部分;五看打磨干坯时缺陷部位的技术处理效果;六看有无积 水。检查完后还要进行干坯找裂工作。 (7)找裂 所谓干坯找裂，就是在干坯上抹上

21、油(煤油等)来寻找裂纹，它是陶瓷行业中一个传 统的经验做法，其操作要求如下: 抹油找裂的坯体必须是经过干燥的全干坯体，半干的坯体或含水量较高的坯体效 果不好。 抹油开始前，先用海绵蘸清水将需抹油部位擦一下，然后用扁笔蘸油抹擦水部位， 边抹边用灯照，并集中精力观察，一般有裂纹处，裂纹会迅速吸油，形成一条黑色痕迹。 一旦有这种现象，需要用刮刀一层层刮坯体，直到黑色痕迹消失为止。这种裂纹如太深 则不能修补。抹油找裂的经验做法关键是“三到”，即笔到、灯到、眼到，要集中精力 找裂。 找裂也不是整个坯体都抹油，一般是粘口部位、湿坯有粘裂的地方及有疑问的地 方。 从擦水、抹油到观察，时间愈短愈好，拖的时间过

22、长则不容易发现裂纹。 修坯和粘接在日用陶瓷和卫生瓷形成工序中长期以来是用手工操作，效率低，需要 大量人工，如何实现修坯与粘接机械化是亟待解决的问题。国内外有不少机械修坯和粘 接机，但仍然跟不上成形工艺的发展。今后，随着自动修坯机和粘接机的发展，将使整 个成形工艺的自动化推向新的水平。同时，采用新的成形工艺，以免去修坯和粘接工序。 将是陶瓷成形工艺的发展趋势。 2.注浆成型操作注意事项 新制成的泥浆应至少存放(陈腐)一天以上再使用，用前须继续搅拌5-10min。 泥浆温度应不低于 10-12 度;冬天泥浆过冷，影响泥浆的流动性;故在冬天注 浆车间应有暖气设备，维持室内温度在20-25 度。 石膏模应按顺序轮换使用，使模型湿度保持一致。对于空心注浆每次注坯后，泥 浆在模中的停留时间须严格控制。 泥料注入模型时，应沿着漏斗徐徐而又连续不断地一次注满，使模内的空气充分 - 9 - 逸出。注坯时最好模子置于转盘上，一面注，一面用手使之回转，这样可借助离心力的 作用，促进泥层的生成和均匀一致，减低坯内气泡，减少烧成变形。 在实心注浆时，泥浆注入后应将模型稍微振动，使泥浆流满各处。同时也有利于泥 浆内的气泡散逸。 石膏模内壁在注浆前最好喷一层薄釉渣和撒一层滑石粉，以防粘模。 从空心注浆后倒出来的的余浆和修整而得的