第四章陶瓷坯体的成型学习教案

1、会计学1第四章陶瓷第四章陶瓷(toc)坯体的成型坯体的成型第一页，共46页。2022-5-4成型(chngxng)方法分类 冷法坯料(p lio)含水量3040%石膏(shgo)模常压冷法注浆加压冷法注浆抽真空冷法注浆有模无模等静压成型法：使用橡皮膜，坯料含水量1.53%干压成型法：使用钢模 ，坯料含水量68% 可塑成型法 成型方法坯料含水量1826%注浆成型法热法（热压注法）：钢模第1页/共46页第二页，共46页。2022-5-4成型(chngxng)方法的选择 以图纸或样品为依据，确定工艺路线，选择合适的成型方法(fngf)。选择成型方法(fngf)时，要从下列几方面来考虑： （1）产品的

2、形状(xngzhun)、大小、厚薄等。 （2）坯料的工艺性能。 （3）产品的产量和质量要求。 （4）成型设备要简单，劳动强度要小，劳动条件要好。 （5）技术指标要高，经济效益要好。 第2页/共46页第三页，共46页。2022-5-4第二节 注浆成型(chngxng) 注浆成型工艺简单，适于生产一些形状(xngzhun)复杂且不规则、外观尺寸要求不严格、壁薄及大型厚胎的制品。影响泥浆(njing)流动性的因素1、固相的含量、颗粒大小和形状的影响2、泥浆温度的影响 3、粘土及泥浆处理方法的影响 4、泥浆的pH值的影响 第3页/共46页第四页，共46页。2022-5-4注浆过程的物理化学(w l h

3、u xu)变化 1.注浆时的物理脱水(tu shu)过程 2.注浆时的化学凝聚(nngj)过程: Na-粘土CaSO4Na2SiO3Ca-粘土CaSiO3+Na2SO4 第4页/共46页第五页，共46页。2022-5-4陶瓷(toc)坯体的注浆成型 1、基本(jbn)注浆方法 ：空心注浆(单面注浆) 实心注浆(双面注浆)空心(kng xn)注浆(单面注浆) 第5页/共46页第六页，共46页。2022-5-4实心(shxn)注浆(双面注浆) 第6页/共46页第七页，共46页。2022-5-42、注浆用石膏(shgo)模的主要缺陷 （1）开裂(ki li) （2）气孔(qkng)与针眼 （3）变形

4、 （4）塌落 （5）粘膜 第7页/共46页第八页，共46页。2022-5-4第8页/共46页第九页，共46页。2022-5-4（2）粉料的堆积(duj)性质 等径球体堆积(duj)形式及孔隙率 第9页/共46页第十页，共46页。2022-5-4(3) 粉料的拱桥效应(xioyng)(或称桥接) 第10页/共46页第十一页，共46页。2022-5-42、粉料的流动性 粉料自然堆积(duj)的外形 F=sincosN第11页/共46页第十二页，共46页。2022-5-4压制过程(guchng)坯体的变化 密度(md)的变化 坯体密度(md)与压力的关系 坯体密度变化率与压力的关系 第12页/共46

5、页第十三页，共46页。2022-5-4密度(md)影响因素：1 振动或粒度控度2 增加压力3 加压时间4 减少(jinsho)摩擦5 形状、尺寸和粉体性质孔隙率第13页/共46页第十四页，共46页。2022-5-4强度(qingd)的变化 第一阶段强度(qingd)并不大 第二阶段强度直线(zhxin)提高第三阶段强度变化也较平坦坯体强度与压力的关系 第14页/共46页第十五页，共46页。2022-5-4坯体中压力(yl)的分布 坯体中压力分布(fnb)不均匀，H/D比值愈大，则不均匀分布(fnb)现象愈严重。轴力图(lt)F(x)Fg A x第15页/共46页第十六页，共46页。2022-5

6、-4加压制度(zhd)对坯体质量的影响成型压力(yl)的影响P P 1+ P 2P 1是静压力，克服(kf)粉体的阻力；P 2是消耗压力，粉体对模壁的消耗。第16页/共46页第十七页，共46页。2022-5-4加压方式(fngsh)的影响加压方式和压力(yl)分布关系图(横条线为等密度线)a单面加压；b双面同时加压；c双面先后加压；d四面加压 第17页/共46页第十八页，共46页。2022-5-4加压速度(sd)的影响开始时压力小些，加压速度稍快，利于排气；接着高压，缓慢加压，即减慢加压速度，延长时间；可以采用多次加压，逐步放气，防止气体导致的裂纹(li wn)；多次换向加压，同时振动粉料。“

7、一轻、二重(r zhn)、慢提起”第18页/共46页第十九页，共46页。2022-5-4添加剂的选用三原则：（1）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的摩擦，这种添加物又称润滑剂；（2）增加粉料颗粒之间的粘结(zhn ji)作用，这类添加物又称粘合剂；（3）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通常采用表面活性物质。第19页/共46页第二十页，共46页。2022-5-4弹性(tnxng)后效 变形力压加荷卸荷压力与变形(bin xng)的关系示意图 弹性后效：外力取消后，弹性力引起(ynq)坯体的膨胀的现象！第20页/共46页第二十一页，共46页。2022-5-4影响(yngxing)层裂的因素及防止方法

8、1、气体的影响。2、坯体水分的影响。3、加压次数对层裂的影响。4、压制(yzh)时间及压力的影响。第21页/共46页第二十二页，共46页。2022-5-4第四节 可塑成型(chngxng) 可塑成型主要是通过(tnggu)胶态原料制备、加工，从而获得一定形状的陶瓷坏体。 可塑成型可塑成型(chngxng)分类分类 可塑成型是古老的一种成型方法。我国古代采用的手工拉坯就是最原始的可塑法。常用的可塑成型方法主要是挤压成型、热压铸成型、胶态成型等。 第22页/共46页第二十三页，共46页。2022-5-41、挤压(j y)成型 挤压成型时应该(ynggi)注意以下工艺问题：（1）挤制的压力；（2）挤

9、出速率；（3）挤出管子时，管壁厚度必须能承受本身的重力作用和适应工艺要求；（4）挤压成型的缺陷。 第23页/共46页第二十四页，共46页。2022-5-42、热压铸成型(chngxng)工艺 陶瓷(toc)热蜡铸工艺流程图 第24页/共46页第二十五页，共46页。2022-5-43、热压铸成型(chngxng)的特点 热压铸成型适用于以矿物原料、氧化物、氮化物等为原料的新型陶瓷的成型，尤其对外形复杂、精密度高的中小型制品更为适宜。其成型设备不复杂，模具磨损小，操作(cozu)方便，生产效率高。 热压铸成型的缺点是，工序较繁，耗能大，工期长，对于壁薄，大而长的制品不宜采用。第25页/共46页第二

10、十六页，共46页。2022-5-4造粒成型造粒成型(chngxng)造粒类型原料状态造粒机理粒子形状主要适用领域备注熔融成行熔融液冷却、结晶、削除板状、花料状无机、有机药品、合成树脂包含回转筒、蒸馏法回转筒型粉末、液体毛细管吸附力、化学反应球状医药、食品、肥料、无机、有机化学药品、陶瓷转动型回转盘型粉末、液体毛细管吸附力、化学反应球状医药、食品、肥料、无机、有机化学药品粒状大的结晶析晶型溶液结晶化、冷却各种形状无机、有机化学药品、食品喷雾干燥型溶液、泥浆表面张力、干燥、结晶化球状洗剂、肥料、食品、颜料、燃料、陶瓷喷雾冷水型熔融液表面张力、干燥、结晶化球状金属、无机药品、合成树脂喷雾空冷型熔融液

11、表面张力、干燥、结晶化球状金属、无机、有机药品使用沸点高的冷却体液相反应型反应液搅拌、乳化、悬浊反应球状无机药品、合成树脂硅胶微粒聚合烧结炉型粉末加热熔融、化学反应球状、块状陶瓷、肥料、矿石、无机药品有时不发生化学反应挤压成型溶解液糊剂冷却、干燥、剪切圆柱状、角状合成树脂、医药、金属板上滴下型熔融液表面张力、冷却、结晶、削除半球状无机、有机药品、金属铸造型熔融液冷却、结晶、离型各种形状合成树脂、金属、药品制品形状过大就不能造粒压片型粉末压力、脱型各种形状食品、医药、有机、无机药品压缩成型机械型板棒机械应力、脱型各种形状金属、合成树脂、食品冲孔、切削、研磨乳化型表面张力、相分离硬化作用，界面反应

12、球状医药、化妆品、液晶微胶束第26页/共46页第二十七页，共46页。2022-5-4流延成型(chngxng)1、工艺流程(n y li chn)溶剂(rngj)混磨烧结促进剂细磨熟料抗聚凝剂除泡剂烘干再混磨流延真空除气增塑、润滑剂粘合剂卷轴待用第27页/共46页第二十八页，共46页。2022-5-42、流延成型(chngxng)浆料的制备 流延成型用浆料的制备方法是，先将通过细磨、煅烧的熟瓷粉加入溶剂，必要时添加抗聚凝剂、除泡剂、烧结(shoji)促进剂等进行湿式混磨； 再加入粘结剂、增塑剂、润滑剂等进行混磨以形成稳定的、流动性良好的浆料。3、流延成型(chngxng)的特点 流延成型设备不

13、太复杂，且工艺稳定，可连续操作，生产效率高，自动化水平高，坯膜性能均匀一致且易于控制。但流延成型的坯料因溶剂和粘结剂等含量高，因此坯体密度小，烧成收缩率有时高达2021%。 流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷独石电容器、氧化铝陶瓷基片等新型陶瓷制品。为电子元件的微型化，超大规模集成电路的应用，提供了广阔的前景。第28页/共46页第二十九页，共46页。2022-5-4轧膜成型(chngxng) 轧膜成型是将准备好的陶瓷粉料，拌以一定量的有机(yuj)粘结剂(如聚乙烯醇等)和溶剂，通过粗轧和精轧成膜片后再进行冲片成型。 1、工艺流程(n y li chn) 压延辊（精轧）增塑剂粘合剂瓷粉水混合，粉碎

14、干燥 混料辊压（粗轧）成型第29页/共46页第三十页，共46页。2022-5-42、轧膜成型(chngxng)用塑化剂 各种轧膜瓷料用塑化剂的不同(b tn)配比 第30页/共46页第三十一页，共46页。2022-5-43、轧膜成型(chngxng)的特点 轧膜成型具有工艺简单、生产(shngchn)效率高、膜片厚度均匀、生产(shngchn)设备简单、粉尘污染小、能成型厚度很薄的膜片等优点。但用该法成型的产品干燥收缩和烧成收缩较干压制品的大。 该法适于生产(shngchn)批量较大的1mm下的薄片状产品，在新型陶瓷生产(shngchn)中应用较为普遍。第31页/共46页第三十二页，共46页。

15、2022-5-4注射(zhsh)成型 1、工艺流程(n y li chn) 瓷粉粘结剂柱塞式预塑式螺旋(luxun)直列式加热混练用辊机质粒压纹加热挤压制粒机混练机低温粉碎用辊机低温挤压成薄片粒状粉料注射成形一次成型坯脱 脂 脂烧 结成 品第32页/共46页第三十三页，共46页。2022-5-4第五节 其他(qt)成型方法 纸带成型 它与流延成型法有些类似，以一卷具有韧性(rn xn)的、低灰份的纸（如电容纸）带作为载体。让这种纸带以一定的速度通过泥浆槽，粘附上合适厚度的浆料。通过烘干区并形成一层薄瓷坯，卷轴待用。在烧结过程中，这层低灰份衬纸几乎被彻底燃尽而不留痕迹。如泥浆中采用热塑性高分子物

16、质作为粘结剂，则在加热软化的情况下，可将坯带加压定型。 第33页/共46页第三十四页，共46页。2022-5-4滚压成型(chngxng) 它与轧膜成型有些相似，是以热塑性有机高分子物质作为粘合载体，将载体与陶瓷粉料放在一起，加入封闭式混练器进行混练，练好后再进入热轧辊箱，轧制成一定厚度引出，用冷空气进行冷却，然后卷轴待用。如欲制作其它定型坯带，则对从轧辊箱出来的坯片，可趁热进行压花。此法与前述纸带成型法均可用以制作垂直多孔筒状热交换器，两者各有优点。用滚压法所制的坯体孔型较好，空气易于流通(litng)，但工艺较难控制。 第34页/共46页第三十五页，共46页。2022-5-4印刷(ynsh

17、u)成型 将超细粉料、粘合剂、润滑剂、溶剂等充分(chngfn)混合，调制成流动性很好的稀浆料，然后采用丝网漏印法，即可印出一层极薄的坯料。 喷涂成型(chngxng) 此法所用的浆料与流延法、印刷法相似，但必须调得更稀一些，以便利用压缩空气通过喷嘴，能使之形成雾粒，此法主要用以制造独石电容器，喷涂时以事先刻制好的掩膜，挡住不应喷涂的部分，到一定程度可让其干燥，干后再作第二次、第三次喷涂，到达预定厚度时，再更换掩膜，喷上所需的另一浆料。按这种金属浆料和陶瓷浆料，反复更换掩膜，交替喷上，以获得独石电容器的结构。 第35页/共46页第三十六页，共46页。2022-5-4爆炸(bozh)成型 50年

18、代初， 爆炸成型最初用于TiC、TaC和Ni粉叶片的成型。炸药爆炸后，在几微秒内产生的冲击压力可达1106MPa。巨大的压力，以极快的速度作用在粉末体上，使压坯获得接近理论密度和很高的强度。爆炸成型法可以成型形状复杂的制品(zhpn)，制品(zhpn)的轮廓清晰，尺寸公差稳定，成本较低。目前，爆炸成型法已应用于铁氧体、金属陶瓷等的生产。第36页/共46页第三十七页，共46页。2022-5-4第六节 坯体的干燥(gnzo) 坯体干燥的目的在于提高其机械强度，有利于装窑操作并保证(bozhng)烧成初期能够顺利进行。干燥(gnzo)过程 0.00.51.00.00.51.0ttGW3201水份W(

19、%)干燥时间(h)干燥三个阶段 第37页/共46页第三十八页，共46页。2022-5-4干燥时随温度提高坯料中水的粘度和表面张力的变化020406080100020406080100百分数（%）121-水的粘度(zhn d)；2-表面张力干燥过程中，坯料(p lio)内水分的粘度和表面张力随温度升高而降低 第38页/共46页第三十九页，共46页。2022-5-405101520250123456607080空气温度90自由(zyu)含水率（%） 空气温度与干燥速率(sl)的影响在干燥过程中，干燥速度和干燥条件（空气的温度、湿度和流动(lidng)速度）关系如图: 第39页/共46页第四十页，共46页。2022-5-405101520253035400.00.10.20.30.475.552.737.321.018.7%湿度相对自由(zyu)含水率（%） 相对湿度与干燥(gnzo)速度的关系 第40页/共46页第四十一页，共46页。2022-5-4051