7.2 第五篇 第二章 陶瓷材料及其成形

陶瓷成型技术的发展前景
智能化制造
随着工业4.0和智能制造的发展，陶瓷成型将向自动化、智能 化方向发展，实现高效、高精度、低成本的制造。
可持续发展
未来陶瓷成型技术将更加注重环保和可持续发展，减少生产 过程中的环境污染和资源消耗，实现绿色制造。
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干燥设备
用于将成型后的坯体 进行干燥处理的设备 ，如干燥箱、烘房等 。
烧成设备
用于将干燥后的坯体 进行高温烧成的设备 ，如窑炉等。
04
陶瓷成型材料的选择与处理
陶瓷原料的选择与处理
原料种类
根据制品性能要求，选择合适的陶瓷原料，如高岭土、瓷石等。
原料纯度
确保原料纯度高，减少杂质含量，以获得高质量的陶瓷制品。
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模具准备
根据制品形状和尺寸，准备合适的模具来自并进行 预处理。配料准备
按照配方比例，将原料和添加剂进行混合。
3
搅拌与炼泥
将混合料搅拌均匀，并进行炼泥，以提高可塑性 。
05
陶瓷成型的缺陷与控制
陶瓷成型中的常见缺陷
开裂
陶瓷制品表面或内部的裂纹，影响其完整性 和强度。
气泡
制品内部或表面的气孔，可能导致强度下降 。
成型
将浆料倒入模具中，通过外力 作用使其成型。
烧成
将干燥后的坯体放入窑炉中进 行高温烧成，使其完全硬化和 烧结。
陶瓷成型的设备与工具
配料设备
用于将原料按照一定 比例混合的设备，如 搅拌机、球磨机等。
制备浆料设备
用于将原料制备成浆 料的设备，如搅拌器 、砂磨机等。
成型设备
用于将浆料成型为坯 体的设备，如注浆机 、压机等。
材料成型可分为铸造、锻造、焊接、 粉末冶金等工艺。

原料加工
将基础原料进行破碎、粉 碎、筛选等加工，制备成 适合成型工艺的细粉料。
成型工 艺
塑形
将细粉料混合一定量的水、 粘土等添加剂，制成具有 一定形状和强度的坯体。
干燥
将坯体放入干燥室内进行 干燥，去除水分，提高坯 体强度。
修整
对干燥后的坯体进行修整， 去除毛刺、裂纹等缺陷。
烧成工艺
装窑
将干燥修整后的坯体放入窑炉中 进行烧成。
氧化锆陶瓷是一种以氧化锆（ZrO2）为主 要成分的陶瓷材料。它具有高硬度、高韧性 和优异的耐磨性、耐腐蚀性，可在极端环境 下保持稳定的性能。氧化锆陶瓷广泛应用于 航空航天、石油化工、汽车等领域，作为密
封件、轴承、切削工具等产品的制造材料。
优势
陶瓷材料的优势在于其优良的绝缘性能、耐磨性能、耐高温性能以及生物相容 性等，使其在电子、通讯、航空航天、生物医疗等领域得到广泛应用。
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陶瓷材料的生
原料制 备
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原料选择
根据陶瓷产品的性能要求， 选择合适的天然矿物或工 业原料作为基础原料。
配料计算
根据产品配方进行原料配 比，确保原料成分符合要 求。
低毒性和无致敏性
陶瓷材料在正常使用过程中释放的物质对生物体无毒性和致敏性， 因此对生物体安全无害。
04
陶瓷材料的未来展与 挑
新料研 发
高温陶瓷
随着工业技术的发展，对能在高温环境下保持优良性能的陶 瓷材料的需求越来越大。新材料研发将致力于提高陶瓷的耐 热性、抗氧化性和抗蠕变性，以满足各种高温应用的需求。
陶瓷材料介
• 陶瓷材料概述 • 陶瓷材料的生产工艺 • 陶瓷材料的性能与应用 • 陶瓷材料的未来发展与挑战 • 案例分析：几种典型陶瓷材料介

▪ 生产单层电容器和多层陶瓷 基片的支柱技术，也是生产 电子元器件的必要技术。
▪ 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。
▪ 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂）
溶剂 粘结剂
一次球磨 二次球磨
▪ 粉料成型 粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
➢ 产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转 体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。
➢ 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。
工艺流程
▪ 单体AM：丙烯酰胺 ▪ 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 ▪ 分散剂：小、大分子电解质非电解质 ▪ 引发剂：过硫酸铵 ▪ 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
▪ 初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
▪ 高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
凝胶铸模成型工艺特点
▪ 成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ；
▪ 有机物含量少，排胶较易； ▪ 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧
成后的加工； ▪ 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般
大于50vol%； ▪ 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均
匀，缺陷少，保证烧结后材料Байду номын сангаас高可靠性。
➢ 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。

旋压：利用旋转的石膏模和样板刀来成型，将泥团放在石膏 模中心，旋转石膏模，放下样板刀进行旋压，泥料在样板刀 的作用下均匀的分布在模具上，多余的泥巴被样板刀刮走。 扁平制品多采用阳模（内表面），深凹多采用阴模。
特点： 含水量稍高 设备简单，适应性强 质量较差，劳动强度大 小批量、中低档瓷器可选择
旋压成型。
成组注浆：将许多模具叠放一起，由一个连通的通道注浆
热液注浆：模型两端设置电极，接交流电，利用泥浆中的电 解质可以加热到50℃，降低泥浆粘度，加快吸浆速度。 如15℃提升至55℃，粘度降低50-60%，成型速度提高3242%。
滚压：旋压基础上发展起来，日用瓷器的主要成型方法之一 ；将旋压的样板刀改为回转形的滚压头；模型和滚压头各绕 自己的轴线旋转，边滚边压，形成坯体。
塑压：利用上下模具，压制泥饼形成坯体的成型方式；一般 包含用金属框固定的石膏模具和排气盘。
排气盘
模
挤压：由真空挤泥机将坯泥挤压成各种管状、棒状及断面和 中孔一至的产品。一般制作坯体形状简单的管棒，有些甚至 需要车坯。
坯料质量控制：通过某些指标，达到控制坯料质量，符合成 型要求目的。
塑性坯料：
可塑性：无统一检测方法，变更塑、脊原料的品种、含量，加入 粘合剂或废泥坯增强可塑性。
含水量：不同成型方法，含水量不同，旋坯22-25%，滚坯2023%，车坯16%。
颗粒粗细：颗粒细增加可塑性、强度，但会带入杂质、提高成本 ，如一般瓷坯万孔筛上物小于2%。
4. 注浆成型方法
注浆坯料质量控制：
泥浆的比密度：一般在1.65-1.85之间，小型产品或空心注浆时密 度可小一些，大件密度要大。
泥浆的流动性：一般希望水越少越好，流动性越好越好，通常用 恩氏粘度计测量100ml泥浆流出的时间，PH值可以控制流动性。