无机非工学第三成型

第三节成型成型的任务是坯料加工成为有一定形状和尺寸的半成品。一、可塑成型：（一）可塑成型的工艺原理：1.可塑泥团的流变性特征：2.泥料的成型能力与屈服值σy和变形量ε的关系：

3.影响坯料可塑性的因素：A.粘土矿物结构的影响：

高岭土层间为氢键（O2-~OH-）作用力，膨润土层间为范氏（O2-~O2-）作用力，键力弱，吸附力强，水分子易进入晶层间，形成水膜，产生大的毛细管力，可塑性强。B.吸附阳离子的影响：a.

阳离子的电荷愈大，价数愈高，与带负电荷的胶粒吸引力愈大，大部分进入胶团的吸附层中，整个胶粒净电荷低，因而使斥力减小，引力增大，可塑性增大。

b.

同价阳离子，半径愈小，水化能力愈大，水化后半径愈大，与带负电的胶粒的吸引力减弱，进入吸附层少，胶粒的净电荷高，引力小而斥力大，可塑性差。c.

细粒原料比表面大，促使原料的阳离子交换能力增强，使粒子表面带有水膜，同时带有电荷，不致聚集，可塑性提高。

H-粘土﹥Al3+﹥Ba2+﹥Ca2+﹥Mg2+﹥NH4+﹥K+﹥Na+C.固体颗粒大小、形状的影响：a.

颗粒愈粗，呈现最大塑性时所需的水份愈少，最大可塑性也愈低；颗粒愈细，比表面愈大，每个颗粒表面形成水膜所需的水份也愈多，形成的毛细管半径愈小，产生的毛细管力愈大，可塑性愈高。b.

板状、短柱状的比表面比球体和立方体颗粒的比表面大得多，它们形成面与面的接触，形成的毛细管半径小，毛细管力就大，而且它们对称性低，移动阻力大，可塑性大。D.分散介质的影响：表面张力大的介质增大坯料的塑性。高粘度的液体介质（CMC、PVA、桐油），粘附在坯体颗粒表面，形成粘性薄膜，相互间的作用力增大，再加上高分子的长链状，阻碍坯料颗粒相互移动，可塑性提高。4.塑化剂：A.无机塑化剂：粘土类矿物：可塑粘土、膨润土。B.有机塑化剂：a.聚乙烯醇PVA：聚乙烯醇常温不溶于水。当瓷料中含有CaO、BaO、ZnO、MgO、B2O3等时，忌用PVA，它们会生成不溶于水的脆性化合物或像橡胶一样的有弹性的络合物，影响成型。pH﹤7b.聚醋酸乙烯酯：pH﹥7c.羧甲基纤维素CMCd.石蜡：热压铸用C.粘合剂的挥发速率：

（二）可塑成型的方法：1.挤压成型：可塑料团被挤压机的螺旋或活塞挤压向前，经过机嘴出来达到要求的形状。2.车坯成型：外形复杂的圆柱形，精度要求较高的产品，用车床加工。3.旋坯成型：利用样板刀和石膏模进行成型的一种方法。4.滚压成型：利用滚压头和石膏模分别绕自己的轴线以一定的速度同方向旋转进行滚和压而成型。冷滚压，热滚压（120～130℃）。5.湿压成型：水份为20％左右的可塑泥料放在模型内，用金属模头加压成型。6.轧膜成型：二、注浆成型：

将备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔性模型的吸水性，泥浆在贴近模壁的一层被模子吸水而形成一均匀的泥层，这泥层随时间的延长而逐渐加厚。（一）注浆成型的工艺原理：1.影响泥浆流动性的因素：泥浆流动时的阻力：水分子本身的相互吸引力；固相颗粒与水分子之间的吸引力；固相颗粒相对移动时的碰撞阻力A.固相的含量、颗粒大小和形状的影响：a.固相含量：固相含量少，则泥浆粘度由液体粘度决定。固相含量多，则泥浆粘度由固相颗粒移动时的碰撞阻力决定，固相颗粒增多必然会降低泥浆的流动性。b.颗粒大小：一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细，颗粒间的平均距离越小，吸引力增大，位移时所需克服的阻力增大，流动性减小；另一方面，颗粒周围形成水化膜，固相颗粒所呈现的体积比真实体积大得多，也阻碍泥浆流动。c.颗粒形状：泥浆流动时，固相颗粒既有平移又有旋转运动，对体积相同的固相颗粒，等轴颗粒产生的阻力最小。η=ηo(1+KV)V：悬浮液中固相体积百分数；K：形状系数颗粒越不规则，形状系数越大，则越会提高悬浮液的阻力，降低流动性。颗粒形状球形椭圆形层片状棒状

(长轴/短轴＝4）（长/厚＝12.5）20×6×3形状系数K2.54.85380B.泥浆温度的影响：提高泥浆温度，泥浆粘度降低，流动性增大，可加速吸浆和泥浆脱水，缩短脱模时间，增加坯体的强度。泥浆温度（℃）

11.517.027384255流动性（秒）

151140102796656C.粘土及泥浆处理方法的影响：

2.稀释剂：

粘土颗粒总带有电荷，一般为负电荷，加入电介质把系统变成碱性的，可防止颗粒表面因带不同电荷而相互吸引导致聚沉，使颗粒都带负电荷或中和正电荷，使斥力增加，ξ电位增加，促使泥浆稀释。A.稀释剂的条件：a.

具有水化能力大的一价阳离子Na+；b.

能直接离解或水解而提供足够的OH-，使分散系统呈碱性；c.

它的阴离子能与粘土中的有害离子形成难溶的盐类或稳定的络合物。B.稀释剂的种类：a.无机电介质：水玻璃、碳酸钠、磷酸钠、六偏磷酸钠电介质用量为干粘土重量的0.3～0.5％b.有机酸盐类：腐植酸钠、单宁酸钠、柠檬酸钠、松香皂c.聚合电介质：聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、木质素磺酸盐、阿拉伯树胶。它们都是水溶性聚合物。3.注浆过程的物理化学变化：

4.增大吸注速度的方法：a.减少模型阻力：增加熟石膏与水的比值。b.减少坯料阻力：适当减少塑性原料，增多瘠性原料，可加速吸浆。c.坯料的疏松结构：泥浆中加入少量的硫酸盐或氯化物作为絮凝剂，形成较疏松的结构，可加快吸浆过程；稀释剂虽改善了流动性，但促进坯体致密化，使吸浆速度减慢。d.提高压力差（二）注浆成型的方法：1.空心注浆：2.实心注浆：

3.压力注浆：

4.真空注浆5.离心注浆6.热压注成型：

在压力作用下，把熔化的含蜡浆料注满金属模具中，等到坯体冷却凝固后，再行脱模、排蜡。热压注用塑化剂为热塑性材料——石蜡，熔点55～60℃，150℃挥发三、压制成型：压制法是将瓷料放在钢模或弹性模中，在压机上或在高压液体中压制成一定形状的坯体。（一）压制成型的工艺原理：1.粉料的工艺特性：粉料颗粒表面粗糙，形状不规则，颗粒互相交错咬合，颗粒之间又有很强的附着力，形成拱桥空间，增大孔隙率。

AB：粗细颗粒混合物的真实体积；CD：粗细颗粒混合前的外观体积；COD：粗细颗粒混合后外观体积变化；单一粗或细颗粒总体积约1.4，孔隙率约40％；粗70％＋细30％，总体积（O）约1.25，孔隙率约

25％

粗50％中10％细40％孔隙率23％

2.压制过程密度变化：

(V-V极)=(V0-V极)e-KPt/η3.压制过程强度变化：

4.坯体中压力分布：

5.等静压成型：

（三）模具的放尺：1.求原始制品尺寸L0（模具长度）：已知产品要求的长度L，收缩率S0；

L0

－LLS0

＝L0＝

L01－

S02.

求放尺率S