造粒与干压成型

1、造粒与干压成型实验结构陶瓷的成型方法有多种，十压成型是最常用的方法，其工艺过程控制相 对于其他方法较为简单、容易掌握。由于结构陶瓷的原料粉体均届瘠性且颗粒粒 度很细，用于十压成型时一般均需添加塑化剂（黏结剂）并进行造粒处理，才能 具有良好的成型性能。一、实验目的1. 掌握十压成型用坯料处理的原理和方法。2. 掌握十压成型的原理和方法。3. 了解影响结构陶瓷的十压成型的成型性能、压坯性质（密度、强度）的 因素。二、实验原理十压成型是将粉料（约含水分 5%8%）装入金届模具中，在力的作用下加 以压缩（通常为单向加压），坯料内空隙中的气体部分排出，颗粒位移、逐步靠 拢，互相紧密咬合，最终形成截面与模

2、具截面相同、 上下两面形状由模具上下压 头决定的坯体。成型坯体内孔隙尺寸显著变小、数量大大减少，密度显著提高， 并具有了一定的强度。当粉料为很细的瘠性粉料时，将对成型产生不利的影响：一是粉料流动性差 和拱桥效应，影响对棋腔的均匀填充；二是粉体越细、松装高度越大，压缩比越 大，易使坯体密度不均匀；三是孔隙中气体较难排出，易因弹性后效作用使坯体 产生层裂。故本实验采用加压造粒法，即是将细粉与黏结剂混合后，在1836MPa 压力下压成大块，再弄碎、过筛，制成较粗的、流动性好的团粒。由于团粒与细 粉相比尺寸显著增大、体积密度提高，流动性也显著改善。造粒常用的黏结剂有 PVA （聚乙烯醇）、PEG （聚

3、乙二醇）、CMC （毯甲基纤维素钠）等多种，要考虑 到黏结剂后续还要烧掉，故应选择挥发性好、残留灰分少的黏结剂（如PVA）为宜，用量一般为粉料质量的1%3%。影响十压成型性能的因素很多，除了粉体的性能外，主要是压制方式和压制 制度以及润滑剂的使用。1 .压制方式的影响 由于颗粒问内摩擦和颗粒与模壁的外摩擦会造成压力 损失，单向加压容易在压坯高度方向和横截面上产生密度不均匀现象，尤其当压坯高径比值较大时更为明显。为此可采用双向加压或两次先后加压来减少这种现 象。2. 压制压力的影响 当压坯截面面积和形状一定时，在一定的范围内，压 力增大有利于压坯密度的提高，但在接近密度的极限值时，再提高压制压力

4、无助 于密度进一步提高，且易出现层裂或损坏模具。对结构陶瓷，压力在70100MPa为宜2. 保压时间的影响 为使坯体内压力传递充分，有利于压坯中密度分布均 匀,以及有利于更多气体沿缝隙排出，必须要有足够的保压时间。三、仪器设备1. CMT510郭微机控制万能材料试验机。2. 金届模具两套，内腔 O50mm、10mm （或 20mm）各一套。3. 大搪瓷托盘2只，瓷研钵两套，20目、40目筛各2只。4 .粉体 200300g。5. PVA （或PEG）水溶液。6. 10%油酸洒精溶液。7. 镶子、勺子、脱脂棉、棉纱。8. 称量天平，量程1000g。9. 脱棋用金届垫块数块。四、实验步骤1. 粉料

5、与黏结剂混合称取粉约250g,成薄层摊铺在十净的大搪瓷盘内；将量取好的PVA（或PEG） 水溶液（用量以粉量的1.2%1.3%，并按水溶液的实际浓度折算成水溶液量， 黏 结剂水溶液浓度一股为5%10%,过稀带入水较多，过浓则黏稠难于混合），洒 入粉内，静置数分钟后用勺子拌和，再移至瓷研钵中用研棒反复捏炼，水分多时 可短暂放入6080C烘箱中烘去过多水分（不可太十），再研揉、过20目筛，研 揉、过筛可反复数次（遵循少研、勤筛的原则）。必要时可用快速水分测定仪测 其所含水分。2. 压块造粒（1）装料 模具由外膜套、上压头（较高）、下压头组成，靠上压头和模套 的柱面导向。使用前应检查模具的配合是否良

6、好， 良好的配合为上下压头在模套 内上下运动、旋转无卡滞现象，有适当间隙，间隙为气体排出通道，过大的间隙 不仅影响压力，而且使粉料被挤入间隙，严重时脱棋困难，甚至卡死。用棉纱擦 净模套的内壁、上下压头的外柱面和上下加压面，并用镶子夹脱脂棉球蘸油酸洒 精溶液在上述表面涂抹一遍，待洒精挥发片刻后，即可装粉。将下压头放入模套 内，装入拌有粘接剂粉料（造粒时不必称量），每次以模内装粉高度不超过模高 的1/2即可，放入上压头，整体置于放置于材料实验机的工作位置。（2） 压制 接通电源，调整好压制压力（1836MPa）,缓慢施压，至所加 压力后，保持半分钟左右，卸压。（3）脱棋 取出下压头，以平整的金届垫

7、块垫在模套下方，注意下方留有适当高度，垫块不能阻碍内腔中压块、上压头的向下运动，依(2)的方法再一次加压，脱出压块。注意：脱棋后用棉纱擦净模套的内壁、 上下压头的外柱面和上下加压面上黏 附的粉料(有时黏附较牢，可用镶子刮一刮再擦)，务必要全部擦净，否则黏附 的粉料在以后的压制中受多次挤压会更硬更牢， 严重影响压制甚至啃伤模具的配 合面。要求每压一块，活模一次。重复下一个压块的压制。(4)研碎、过筛 用脱脂棉将压块表面的变色摩擦产物或其他污物擦去， 放于瓷研钵中，以研棒捣碎成小块、再研钵，过 40目筛，同样遵循少研、勤筛 的原则，使过筛后的团粒的尺寸不致过小。 供十压成型的造粒粉料制备完成， 装

8、 入密闭容器中，以防止水分蒸发。3. 试样成型(1) 装模 压制实验室，用小直径模具。照造粒压块时的方法，擦净模套 的内壁、上下压头的外柱面和上下加压面，并用镶子夹脱脂棉球蘸油酸洒精溶液 在上述表面涂抹一遍，待洒精挥发片刻后，即可装粉。将下压头放入模套内，用 天平一次称取约适量的的造粒粉料，装入模内，稍加振动后再放入上压头。(2) 压制 将装好的磨具置于压力机的工作位置，调整好压制压力 (1836MPa)，缓慢施压，至所加压力后，保持1分钟左右，卸压，再加压、保压一次，压制完成。脱棋后，得到小圆柱状试样。注意：活理模内壁、压头上的黏附粉料，重复下一个试样的压制过程。脱棋 和活模的要求及注意点与造粒同，不再重述，由于压力较造粒时大，棋腔乂小， 活模更为费事，要耐心仔细。4. 试样编号标记以字母与数字组合，用铅笔在试样平面上作出分类编号标记 (区分两类不同 成型压力)，保管好试样以供其他实验用。要求每类试样至少有40个左右的合格 品。五、注意事项1. 各实验小组可分工负责成型若十数量的试样。2. 操作压机时要有老师在场指导，思想要高度集中，防止挤伤手和损坏压 机。3. 实验后，洗净并烘十所用的研钵、筛子、勺子、搪瓷托盘。