陶瓷成型技术
- 格式:doc
- 大小:106.00 KB
- 文档页数:5
陶瓷的冷压成型与烧结工艺
陶瓷的冷压成型与烧结工艺是制备陶瓷材料的一种常见工艺。
下面是具体的工艺步骤:
1. 原料准备:首先需要准备陶瓷材料的原料,根据所需材料的成分配比,将相应的粉末混合均匀。
2. 冷压成型:将混合好的陶瓷粉末放入成型模具中,运用一定的压力将粉末压实成型。
冷压成型的优点是可以保持原有粉末颗粒的形态和大小,从而得到高密度、无缺陷的成型体。
3. 精密加工:将冷压成型得到的成型体进行必要的精密加工,例如修整边缘、加工孔等。
4. 烧结:将修整好的成型体放入炉中进行烧结处理。
烧结是指在高温下使陶瓷成型体中的粉末颗粒发生熔结,形成坚硬的陶瓷材料。
烧结温度一般根据所用材料的性质来确定,一般为其熔点的70%-80%。
5. 后续处理:烧结完成后,还可以对陶瓷材料进行后续处理,例如研磨、抛光、涂层等,以进一步提升其性能和外观。
陶瓷的冷压成型与烧结工艺具有简单、高效、成型精度高等优点,可用于制备各
种陶瓷制品,如陶瓷制品、陶瓷密封件、陶瓷电子元件等。
同时,该工艺还可以通过调整成型参数和烧结条件来控制材料的微观结构和性能,以满足不同需求。
多孔陶瓷挤出成型工艺多孔陶瓷挤出成型工艺是一种制备多孔陶瓷的方法,其主要原理是通过挤压使陶瓷粉末在模具中形成具有一定孔隙率的坯体,然后在高温下烧结成型。
以下是多孔陶瓷挤出成型工艺的详细介绍:一、原料制备多孔陶瓷挤出成型的原料主要包括陶瓷粉末、有机添加剂和溶剂。
其中,陶瓷粉末是制备多孔陶瓷的主要原料,其颗粒大小和分布对成型过程和成品质量有着重要的影响。
有机添加剂主要是为了提高陶瓷粉末的可塑性和流动性,使其更容易挤出成型。
溶剂则是为了使陶瓷粉末和有机添加剂充分混合,形成均匀的浆料。
二、挤出成型挤出成型是多孔陶瓷制备的关键步骤。
其主要流程包括浆料制备、模具设计、挤出成型和坯体切割等。
具体步骤如下:1.浆料制备:将陶瓷粉末、有机添加剂和溶剂按照一定比例混合,形成均匀的浆料。
2.模具设计:根据所需的多孔陶瓷形状和尺寸,设计相应的模具。
3.挤出成型:将浆料装入挤出机中,通过挤压将浆料挤出模具中,形成具有一定孔隙率的坯体。
4.坯体切割:将挤出成型后的坯体切割成所需的形状和尺寸。
三、烧结成型烧结成型是多孔陶瓷制备的最后一步,其主要目的是使坯体在高温下烧结成型,形成具有一定孔隙率和力学性能的多孔陶瓷。
具体步骤如下:1.预热:将切割好的坯体放入烧结炉中进行预热,使其温度逐渐升高。
2.烧结:将预热好的坯体在高温下进行烧结,使其形成致密的结构和一定孔隙率。
3.冷却:将烧结好的多孔陶瓷坯体从烧结炉中取出,进行自然冷却,待其温度降至室温后即可使用。
总之,多孔陶瓷挤出成型工艺是一种制备多孔陶瓷的有效方法,其具有制备工艺简单、成本低、成品质量高等优点,被广泛应用于过滤、吸附、隔热等领域。
陶瓷挤出成型具体工艺
一、引言
陶瓷是一种古老而又神秘的材料,它的制作工艺也是千姿百态。
其中,陶瓷挤出成型工艺是一种常见的制作方法,它可以制作出各种形状的
陶瓷制品。
本文将详细介绍陶瓷挤出成型的具体工艺。
二、材料准备
在进行陶瓷挤出成型之前,需要准备好以下材料:
1.陶瓷粉末:根据需要制作的陶瓷制品的种类和规格,选择不同种类和粒度的陶瓷粉末。
2.添加剂:根据陶瓷粉末的特性和制品的要求,添加适量的助剂、增塑剂、润滑剂等。
3.水:用于制作陶瓷粉末的浆料。
4.挤出机:用于将陶瓷浆料挤出成型。
三、工艺流程
1.将陶瓷粉末和添加剂混合均匀,加入适量的水,制成陶瓷浆料。
2.将陶瓷浆料倒入挤出机的料斗中。
3.调整挤出机的压力和速度,将陶瓷浆料挤出成型。
4.将挤出成型的陶瓷制品放置在通风处晾干。
5.进行烧结处理,将陶瓷制品放入窑中进行高温烧结,使其变得坚硬、耐磨、耐高温。
四、注意事项
1.陶瓷粉末的选择和添加剂的使用要根据制品的要求进行调整,以保证制品的质量。
2.挤出机的压力和速度要适当,过高或过低都会影响制品的成型效果。
3.挤出成型后的陶瓷制品要放置在通风处晾干,以免出现开裂等问题。
4.烧结处理时,要根据陶瓷制品的种类和规格进行调整,以保证其质量和性能。
五、结语
陶瓷挤出成型是一种常见的陶瓷制作工艺,它可以制作出各种形状的
陶瓷制品。
在进行制作时,需要注意材料的选择和工艺流程的掌握,以保证制品的质量和性能。
希望本文能够对读者了解陶瓷挤出成型工艺有所帮助。
陶瓷粉末注射成型技术哎,你听说过陶瓷粉末注射成型技术吗?这玩意儿可真是高科技啊,我最近在研究这个,感觉自己都快成半个专家了。
你知道吗,这技术就是把陶瓷粉末和有机粘结剂混合在一起,然后注射到模具里成型。
听起来简单,但里面的门道可多了去了。
我记得有一次,我和老李在实验室里捣鼓这个,他一边搅拌着那些粉末,一边嘴里念叨着:“这玩意儿要是弄不好,可就全废了。
”我看着他那副认真的样子,忍不住笑出声来:“老李,你这架势,不知道的还以为你在炼丹呢!”他瞪了我一眼,说:“你小子别笑,这可比炼丹难多了。
”那天我们试了好几次,每次出来的成品都不太理想。
要么是密度不够,要么是表面有瑕疵。
老李急得直挠头,我看着他那副模样,心里也跟着着急。
后来我们决定换个思路,调整了一下粘结剂的比例,结果还真成了!看着那件完美的陶瓷制品从模具里取出来,我和老李都乐坏了,差点没抱在一起庆祝。
这技术虽然复杂,但做出来的东西可真是漂亮。
我记得有一次,我们用这技术做了一批陶瓷饰品,拿到市场上卖,结果一下子就被抢光了。
那些顾客都说,这东西既精致又耐用,比那些普通的陶瓷制品强多了。
我听了心里那个美啊,感觉自己这几个月的辛苦没白费。
不过,这技术也有它的局限性。
比如,对材料的要求特别高,稍微有点杂质就会影响成品的质量。
还有,成型后的脱脂和烧结过程也很关键,稍有不慎就可能前功尽弃。
所以,每次做实验的时候,我都特别小心,生怕出什么差错。
有一次,我和老李在实验室里忙活了一整天,结果还是没成功。
我累得瘫坐在椅子上,老李却还在那儿琢磨。
我看着他那副认真的样子,心里突然有种说不出的感动。
这老李,平时看着大大咧咧的,但做起事来还真是一丝不苟。
后来,我们终于找到了问题的关键,调整了一下工艺流程,结果一下子就成功了。
那天晚上,我和老李一起去喝了顿酒,庆祝我们的胜利。
酒桌上,老李拍着我的肩膀说:“小子,咱们这回可算是摸到门道了,以后可得好好干,别辜负了这门技术。
”我听了,心里暖洋洋的,感觉自己肩上的担子更重了。
陶器成型的六种方法商·白陶刻饕餮纹双系壶陶器的成型方法有多种,它有一个不断进步的发展过程。
根据考古研究,已知的制陶方法有:1.捏制;2.泥片贴筑法手制;3.泥条盘筑法手制;4.轮制;5.模制;6.雕塑法手制等。
也许还有别的某种古代制陶方法,只是尚未考证出来,那就有待今后的发现。
1.捏制是最初的制陶方法,也是最简便容易的方法,也就是用手捏成形状,属于手制的一种。
捏制方法在小型陶塑中经常使用,捏制的器皿比较少见,往往是粗糙的、不规整的,也比较小型。
在其他进步方法大量使用的情况下,捏制也偶尔采用,只是用于不需要太讲究的陶器上,尤其是陶塑。
晚期陶塑如果仅仅只是捏制,没有采用雕塑方法,可以反映出制作的草率、随便,甚至可能缺乏工艺价值。
2.泥片贴筑法是一种较早使用的手制方法,它是用捏制的粘湿的泥片,在一个类似内模的物体外面,一块一块敷贴成陶器整体,一般是从下往上敷贴,至少以两层薄片贴合起来,有的多达数层。
有学者干脆认为它是一种模制法,但实际上同模制方法还是有明显区别的,所谓的内模,其实并不是模子,而应该是一种陶垫。
在外表加工上,也已使用了陶拍和抹子。
因而这已是初具成熟的方法,看来并不是最原始的。
从考古出土的陶器上观察,可以见到陶器上时有片块状剥落现象,在陶片上可看出成层挤压现象。
这种方法成型的陶器,常显厚重,形状不太规则,口沿也不很整齐。
考古发现和研究表明,在我国距今七八干年以前的新石器时代早期文化中,普遍都是采用这种泥片贴筑的制陶术。
这种制陶方法的发现和确认,也只是在七八十年代以来,大批早期新石器时代文化遗存被认识和发掘出土之后,才被考古学家考证的。
泥片贴筑法大约在距今六七千年左右的时候,逐渐为新起的泥条盘筑法制陶术所取代。
3.泥条盘筑法是继泥片贴筑方法之后,较为进步的一种陶器手制方法,它是较广泛持久使用的制陶术之一。
此法是将泥料做成泥条,然后从下至上盘绕成型,再用陶垫、陶拍、陶抹等工具抵压、抹拭、仔细加工。
陶瓷加工中的成型工艺和控制随着陶瓷工业的快速发展,陶瓷制品已经在人们的日常生活中占据了重要的位置。
而在陶瓷制品的生产过程中,成型工艺和控制显得尤为关键。
本文将针对陶瓷加工中的成型工艺和控制进行探讨,从而为读者尽可能的提供了解和认识的渠道。
一、成型工艺1、手工成型人工成型是最原始的成型方法,手工陶瓷具有人文气息,其工艺价值得到了广泛的认可。
手工成型的最主要优点是制品的形状、大小、重量、搭配和纹饰等都可以依据感性的构思制作出来,同时手工成型还可以保持制品的自然质感,这是机械加工无法替代的。
2、轮盘成型轮盘成型也是一种人工成型方法。
它是通过高速旋转的轮盘来将坯体制成陶瓷器皿,既简单又快速,而且对于制品的外观和质量都具有一定的保障。
在轮盘成型中,操作者将坯体放置于旋转的轮盘上,并且采取逐渐加压的方式来进行成型。
轮盘成型可以制造出比较简单和规则的陶瓷制品,但对于非规则和复杂形状的制品就无能为力。
3、注模成型注模成型是一种机械化成型工具。
它是将糨料注入带有模型的铸模中进行成型,制品形状比较规则,数量也可以大批量生产。
而且,注模成型还可以制造出一些比较复杂的形状,例如机身带线条的花瓶等,这是手工成型所无法达到的。
4、挤出成型挤出成型是一种烧结性材料成型的新技术。
它是将糨料置于螺旋推杆中,通过螺旋的运动,将糨料由模孔中挤出,最后成为所需的形状。
挤出成型的工艺也非常适合生产大批量的陶瓷制品,同时还可以复杂形状的产品,如空心的管材等。
二、成型控制1、成型温度控制成型温度控制是影响陶瓷成型质量的重要因素。
陶瓷的温度,对于制品的成型速度、糨料的塑性以及产品的质感都有影响。
如果温度过高,糨料会变得过于软化,导致制品失去规则的形状和质感;如果温度过低,则糨料的塑性不足,导致成型失误。
因此,成型温度的控制是保证制品品质的关键。
2、糨料水分控制糨料水分控制是另一个影响陶瓷成型质量的重要因素。
如果糨料含水量过高,制品在烧结时混杂的水分会干扰陶瓷内部结构。
陶瓷成型工艺O1注浆成型法注浆成型是一种非常简便且灵活性很强的成型技术,它的基本原理是用水等制作成带有流动性的泥浆,将泥浆注入多孔质石膏模型内,因为模具多孔性所具有的的毛细管吸力,模具内壁从浆料中吸取水分从而沿模壁形成固化的坯体,待坯体形成一定的强度即可脱模。
工艺流程:粉末一浆料一注浆一脱模一干燥一型坯分类:空心注浆、实心注浆、压力注浆、真空辅助注浆、离心注浆。
工艺特点:(工)采用廉价的石膏模具,设备简单、成本低,适合于复杂形状的陶瓷零部件及大尺寸陶瓷制品的制造;(2)成型工艺控制方便、产品致密度高。
应用:适用于各种陶瓷产品,凡是形状复杂、不规则的、薄的、体积较大且尺寸要求不严的器物都可用注浆法成型。
一般日用陶瓷中的花瓶、汤碗、椭圆形盘、茶壶、手柄等。
02流延成型流延成型又称为刮刀成型。
它的基本原理是将具有合适黏度和良好分散性的陶瓷浆料从流延机浆料槽刀口处流至基带上,通过基带与刮刀的相对运动使浆料铺展,在表面张力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜,坯膜的厚度主要由刮刀与基带之间间隙来调控。
坯膜随基带进入烘干室,溶剂蒸发有机黏结剂在陶瓷颗粒间形成网络结构,形成具有一定强度和柔韧性的坯片,干燥的坯片与基带剥离后卷轴待用。
然后可按所需形状切割,冲片或打孔,最后经过烧结得到成品。
工艺流程:包括浆料制备、流延成型、干燥、脱脂、烧结等工序,其中最关键的是浆料的制备和流延工艺的控制。
工艺特点:(1)设备不太复杂,工艺稳定,可连续生产,效率高,自动化程度高,坯膜性能均一且易于控制,适于制造各种超薄形陶瓷器件,氧化铝陶瓷基片等;(2)坯体密度小,收缩性高。
应用:厚膜和薄膜电路用AI2O3基片、压电陶瓷膜片、结构陶瓷薄片、电容器、热敏电阻、铁氧体和压电陶瓷坯体,混合集成电路基片等。
03干压成型干压成型采用压力将陶瓷粉料压制成一定形状的坯体。
其实质是在外力作用下,粉体颗粒在模具内相互靠近,并借内摩擦力牢固地结合起来,保持一定的形状。
一、激光烧结技术激光烧结技术是一种利用激光能量对陶瓷颗粒进行瞬间加热的新型烧结技术。
通过激光束在陶瓷颗粒表面瞬间产生高温,使颗粒迅速烧结成型,并且能够精确控制烧结过程中的温度和时间,实现快速高效的烧结。
二、微波烧结技术微波烧结技术利用微波照射对陶瓷粉体进行加热,通过高频电磁波与材料分子之间的相互作用,使陶瓷颗粒迅速升温并烧结成型。
微波烧结技术具有加热均匀、能耗低、速度快等优点,尤其适用于复杂形状、精密结构的陶瓷制品制备。
三、等离子烧结技术等离子烧结技术是利用等离子体对陶瓷颗粒进行高速撞击和加热的技术。
通过在陶瓷粉末表面产生等离子体,并将其能量传递给陶瓷颗粒,从而使颗粒快速烧结成型。
等离子烧结技术具有烧结速度快、能耗低、可以烧结高温陶瓷材料等优点。
四、压电陶瓷快速烧结技术压电陶瓷快速烧结技术是一种利用压电作用对陶瓷颗粒进行紧致烧结的技术。
通过施加外加电场,使陶瓷颗粒表面发生压电效应,从而实现颗粒的紧致烧结,烧结速度大大提高,同时制备出的陶瓷制品密度高、性能卓越。
五、等离子喷涂技术等离子喷涂技术是一种利用等离子体对陶瓷粉末进行快速烧结成型的技术。
通过等离子喷涂装置将陶瓷粉末与等离子体混合后,在高温高速气流的作用下迅速烧结成型。
等离子喷涂技术不仅可以实现陶瓷材料的快速烧结,还能够制备出具有优异性能的陶瓷涂层。
六、电磁场烧结技术电磁场烧结技术是一种利用电磁场对陶瓷颗粒进行加热和烧结的技术。
通过在陶瓷颗粒周围建立强磁场或者强电场,使颗粒表面迅速加热并烧结成型。
电磁场烧结技术具有能耗低、烧结速度快、制品性能优异等特点,尤其适用于纳米陶瓷材料的制备。
先进陶瓷的快速烧结技术主要包括激光烧结、微波烧结、等离子烧结、压电陶瓷快速烧结、等离子喷涂和电磁场烧结等多种技术。
这些新型烧结技术都具有烧结速度快、能耗低、制品性能优异等特点,对于提高陶瓷制品的生产效率、降低生产成本、改善产品性能具有重要意义。
随着科技的不断发展和进步,相信这些先进陶瓷的新型快速烧结技术在未来会得到更广泛的应用,为陶瓷制造业带来新的发展机遇。
陶瓷工艺学中的成型陶瓷工艺学中的成型是指通过一系列的工艺过程将原料制作成所需形状的陶瓷制品的过程。
成型是陶瓷工艺中的重要环节,主要包括手工成型和机械成型两种方式。
手工成型是指通过人工操作和塑造将陶瓷制品制作成所需的形状。
手工成型是传统的陶瓷制作方法之一,也是陶艺家表达个人创作的重要方式之一。
在手工成型中,陶艺家通常使用陶轮、模具、切割和拼接等工艺技法来完成作品。
首先,陶轮是手工成型中最为常见的工具之一。
陶轮通过旋转的方式帮助陶艺家将陶泥塑造成所需的形状。
陶轮既可以手动操作,也可以电动操作。
在陶轮上,陶艺家可以将泥块放置在轴上,并通过手控制绳索或脚踏控制陶轮的旋转速度和方向,从而塑造出不同形状的陶瓷制品。
其次,模具也是手工成型中常用的工具。
模具是用于制作陶瓷制品的一种模型,通过将陶泥放入模具中,压制成所需形状的制品。
模具可以是正面模具,也可以是负面模具。
使用模具成型可以保证陶瓷制品的形状和尺寸的一致性。
另外,切割和拼接也是手工成型中的常用技法之一。
陶艺家可以通过切割陶泥和拼接陶片的方式来塑造出复杂的形状和结构。
切割和拼接技法在制作陶艺作品中给予了陶艺家更大的想象空间和创作自由度,使得作品形态更加多样化。
除了手工成型,机械成型也是陶瓷工艺中广泛应用的一种成型方式。
机械成型是指使用机械设备和工具来完成陶瓷制品的成型过程。
相比于手工成型,机械成型具有高效、精确和批量生产的优势。
常见的机械成型方法包括注塑成型、挤出成型、压铸成型和挤压成型等。
注塑成型是将陶泥放入注塑机的料斗中,通过注射机构将陶泥注入模具中,并经过加压、恒温和柔软化等过程来完成陶瓷制品的成型。
挤出成型是将陶泥放入挤出机中,通过挤出机的螺杆和压力将陶泥挤压出口,并通过切割刀将陶瓷制品切割成所需的长度。
压铸成型是将陶泥放入压铸机的料斗中,通过压机的压力将陶泥挤压到模具中,并通过惯性或脱模装置将成型的陶瓷制品从模具中取出。
挤压成型是将陶泥放入挤压机的料斗中,通过挤压机的挤压装置将陶泥挤压到模具中,并通过切割刀将陶瓷制品切割成所需的长度。
陶瓷注塑工艺技术陶瓷注塑工艺技术是一种用于生产陶瓷制品的先进工艺技术。
它将注塑工艺和传统陶瓷工艺相结合,使得制造过程更加高效,产品质量更加稳定。
陶瓷注塑工艺技术主要包括原料制备、模具设计、注塑成型、烧结等步骤。
首先,原料制备是陶瓷注塑工艺技术的关键步骤之一。
通常采用的原料有粉体和液体两种。
粉体原料通常是陶瓷粉体,而液体原料则是粘结剂和增塑剂。
原料的选择对产品的质量和成型效果有着重要影响。
其次,模具设计是陶瓷注塑工艺技术的另一个关键步骤。
模具的设计应考虑到产品的形状与尺寸,保证产品能够良好地注塑出来。
模具的材质通常是钢或铝合金,以确保模具的耐用性和精度。
注塑成型是陶瓷注塑工艺技术的核心步骤。
其原理与传统塑料注塑工艺相似,即将加热熔融的陶瓷原料注入到模具中,通过压力使其充填模具的空腔,然后冷却固化。
陶瓷原料的熔点较高,通常需要进行预热处理,以便更好地流动和充填模具。
最后,烧结是陶瓷注塑工艺技术的最后一步。
经过注塑成型的陶瓷制品会比较脆弱,需要进行烧结处理,使其达到理想的硬度和强度。
烧结过程中需要控制温度、时间和气氛以确保产品质量。
陶瓷注塑工艺技术的优点是可以制造出复杂形状的陶瓷制品,并且具有高度的一致性和精度。
相比传统陶瓷制造工艺,注塑工艺能够更好地控制产品的尺寸和形状,从而减少了产品的加工量和损耗。
此外,陶瓷注塑工艺技术还具有节能减排和环境友好的特点,可以提高陶瓷行业的可持续发展。
总之,陶瓷注塑工艺技术是一种高效、精确和环保的陶瓷制造工艺。
它的应用可以提高产品质量和生产效率,促进陶瓷行业的发展。
随着技术的不断进步,相信陶瓷注塑工艺技术将在未来得到更广泛的应用。
陶瓷成型工艺在英语中通常被称为Ceramic forming processes 或Ceramic shaping techniques。
下面是一些常见的陶瓷成型工艺及其英文表达:
1. 压制(Pressing):在固体粉末中施加高压力以形成所需形状。
2. 注射成型(Injection Molding):将陶瓷浆料注入模具中,通过压力使其充满模具并形成所需形状。
3. 挤出(Extrusion):将陶瓷浆料通过模具挤出,形成连续的截面。
4. 滚压(Roller Compaction):通过在陶瓷粉末上施加辊子的压力,使其在模具中形成所需形状。
5. 粘土成型(Clay Forming):使用湿陶瓷粘土,在模具或手工塑造的过程中形成所需形状。
6. 烧结(Sintering):将成型好的陶瓷件置于高温下,使其颗粒结合并形成固体。
7. 热等静压(Hot Isostatic Pressing):在高压和高温环境下对陶瓷进行均匀压实和烧结。
8. 凝胶注模(Gel Casting):将悬浮在溶胶中的陶瓷颗粒注入模具中,通过凝胶状态的溶胶固化形成所需形状。
9. 胶结(Bonding):使用陶瓷粉末或陶瓷涂层将两个
或多个陶瓷件粘合在一起。
陶瓷成型方法一、介绍陶瓷是一种具有优良物理和化学性质的材料,广泛应用于建筑、电子、化学等行业。
而陶瓷成型方法是指通过一系列工艺和技术将陶瓷原料加工成所需形状和尺寸的过程。
本文将对陶瓷成型方法进行分类和探讨。
二、分类根据不同的成型原理和工艺,陶瓷成型方法可以分为以下几类:1. 手工成型手工成型是最传统的陶瓷成型方法之一。
它依靠人工操作将陶瓷原料塑造成所需形状。
手工成型主要包括以下几种方法: - 捏塑:将陶瓷原料揉捏成团后,通过手指、手掌等进行塑造和雕刻。
- 拍扁:将陶瓷原料敲打成扁平形状,再进行造型。
- 拉坯:将陶瓷原料拉成细长的坯体,再进行造型和修整。
2. 注塑成型注塑成型是一种常用的陶瓷成型方法。
它借鉴了塑料注塑工艺,通过将陶瓷原料加热熔化后注入模具中,待冷却凝固后取出成型。
注塑成型具有以下特点: - 可以生产复杂形状和精密尺寸的陶瓷制品。
- 生产效率高,适用于批量生产。
- 需要专用的注塑设备和模具。
3. 瓷泥成型瓷泥成型是一种常见的陶瓷成型方法,适用于制作陶瓷器皿等中小型制品。
瓷泥成型的步骤如下: 1. 准备瓷泥:将陶瓷原料与水混合搅拌,形成瓷泥状。
2. 倒制:将瓷泥倒入模具中,使其充分填满。
3. 脱模:待瓷泥凝固后,将模具取出,使瓷泥成型。
4. 干燥:将成型的瓷泥制品晾晒,使其逐渐失去水分。
5. 烧结:将干燥后的瓷泥制品放入窑炉中进行高温烧结。
4. 滑模成型滑模成型是一种利用模具和滑动机构实现陶瓷成型的方法。
滑模成型的过程如下:1. 准备瓷泥:与瓷泥成型类似,先将陶瓷原料与水混合搅拌成瓷泥状。
2. 倒泥:将瓷泥倒入滑模机床的模具中。
3. 滑动:通过滑动机构使模具滑动,使瓷泥充分填充模具。
4. 脱模:待瓷泥凝固后,将模具取出,使瓷泥成型。
5. 干燥和烧结:与瓷泥成型相同,需要进行干燥和烧结的步骤。
5. 气压成型气压成型是一种利用气体压力将陶瓷原料压实成型的方法。
气压成型的过程如下:1. 准备瓷泥:将陶瓷原料与水混合搅拌成瓷泥状。
陶瓷成型技术 摘 要: 成型技术是制备陶瓷材料的一个重要环节。陶瓷制造经历数千年历史,直到20世纪中叶因为烧结理论的创立获得了飞速发展。上世纪七八十年代关于超细粉体制备和表征的发展,促使陶瓷工艺第二次大发展。当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成型工艺技术没有突破.压力成型不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。本文评述了国内外陶瓷现代成型技术,讨论了上述成型方法的基本原理和特点。 关键词:陶瓷, 成型, 技术,进展 一 引言 成型工艺是陶瓷材料制备过程的重要环节之一,在很大程度上影响着材料的微观组织结构,决定了产品的性能、应用和价格[1]。过去,陶瓷材料学家比较重视烧结工艺,而成型工艺一直是个薄弱环节,不被人们所重视。现在,人们已经逐渐认识到在陶瓷材料的制备工艺过程中,除了烧结过程之外,成型过程也是一个重要环节。在成型过程中形成的某些缺陷(如不均匀性等)仅靠烧结工艺的改进是难以克服的,成型工艺已经成为制备高性能陶瓷材料部件的关键技术,它对提高陶瓷材料的均匀性、重复性和成品率,降低陶瓷制造成本具有十分重要的意义。本文简单回顾了陶瓷成型方法的发展及技术特点。 二 成型方法 1 胶态浇注成型[2] 胶态浇注成型是将具有流动性的浆料制成可自我支撑形状的一种成型方法。该法利用浆料的流动性,使物料干燥并固化后得到一定形状的成型体。主要包括以下几种方法: ① 注浆成型(Slip Casting) 是将浆料注入具有渗透性的多孔模具(如石膏)中,模具内部的形状即为所需要的素坯形状,利用多孔模具的毛细管力而使液体排除,从而固化。注浆成型的模具要具有一定的强度,吸水性好,吸水速度适中。注浆成型工艺成本低,过程简单,易于操作和控制,但成型形状粗糙,注浆时间较长,坯体密度、强度也不高。80年代中期,人们在传统注浆成型的基础上,相继发展产生了新的压滤成型(Pressure Filtration)和离心注浆成型(Centrifugal Casting),借助于外加压力和离心力的作用,来提高素坯的密度和强度,而且几乎不需要使用有机添加剂,因而避免了注射成型中复杂的脱脂过程,但由于坯体均匀性差,因而不能满足制备高性能高可靠性陶瓷材料的要求 ②流延成型(Tape Casting)〔1-2〕 也称带式浇注,或刀片法(Doctor-blade)。它是将粉料与塑化剂混合得到可流动的粘稠浆料,然后将浆料均匀地流到或涂到转动着的基带上,或用刀片均匀地刷到支撑面上,形成浆膜,干燥后得到一层薄膜,带膜厚度一般为0.01-1mm。60年代中期,由Wentworth等首次将流延法用于铁电材料的浇注成型。此外,它还被广泛用于多层陶瓷、电子电路基板、压电陶瓷等器件的生产中。 随着工业上对更大尺寸、更复杂形状陶瓷零部件需求的不断提高,用注射成型等传统的成型技术来制造已难以实现。它们都受到来自部件壁厚和复杂程度等方面的严重限制。围绕提高陶瓷材料的均匀性和可靠性问题,人们在传统成型工艺的基础上进行了不断深入的研究,并在90年代初期出现了一系列令人耳目一新的原位凝固成型工艺,其中最具代表性也是目前研究最活跃的两种成型方法是注凝成型和直接凝固注模成型,此外还有胶态振动注模成型、温度诱导絮凝成型等,原位凝固成型工艺受到了普遍的重视。 ③ 注凝成型(Gel Casting) 本世纪80年代后期,由于昂贵的生产成本而使陶瓷材料领域陷入窘境。在这种情况下,美国橡树岭国家重点实验室(Oak Ridge National Laboratory)开展了陶瓷成型方法的研究,并于90年代初发明了一种新颖的陶瓷成型技术—注凝成型。注凝成型是在悬浮介质中加入乙烯基有机单体,然后利用催化剂和引发剂通过自由基反应使有机单体进行交联,坯体实现原位固化。其显著优点是浆料固体含量高(一般不低于50vol.%),坯体强度高,便于机械加工,而机械加工对于难加工的陶瓷材料来说往往具有十分重要的意义,因此该成型方法一经产生便受到人们的青睐。在美国和日本该工艺的研究已被列入陶瓷新材料的发展和研究计划。但其致命缺点是干燥条件苛刻,即使在室温和高湿度条件下长时间干燥,坯体仍易于开裂,而且工艺的自动化程度也不高。目前,注凝成型技术在以橡树岭为代表的众多研究机构的广泛深入的研究下,已取得了丰硕的成果。国内清华大学、北京航空航天大学、北京建材院和上硅所等单位也已开展了这方面的研究,并取得了很大进展。 ④ 直接凝固注模成型(Direct Coagulation Casting-DCC) 在注凝成型工艺产生两年以后,瑞士苏黎世联邦技术学院Gauckler教授的研究小组将生物酶技术、胶态化学与陶瓷工艺学相结合发明了一种全新概念的净尺寸原位陶瓷成型技术—直接凝固注模成型(简称DCC)。该成型方法不需或只需少量的有机添加剂(小于1wt.%),坯体不需脱脂,坯体密度均匀,相对密度较高,而且可成型大尺寸复杂形状的陶瓷部件,但其坯体强度往往不够高。目前,Gauckler等人已将DCC方法用于氧化铝陶瓷的成型并得到了性能优异的制品,在国内清华大学和上硅所也于近年来先后开始从事氮化硅、碳化硅等陶瓷材料的DCC成型研究,虽然都取得了一些成果,但总的来看,研究还不够深入,认识还不够全面,尤其在产品工业化方面还有很大的差距。 ⑤ 胶态振动注模成型(Colloidal Vibration Casting) 胶态振动注模成型是1993年由California大学Santa Barbara分校F.F.Lange教授发明的一种胶态成型技术。它是将制备好的含有高离子强度的稀悬浮体(20-30vol.%)通过压滤或离心获得高固相含量的坯料,然后在振动作用下进行浇注,而后实现原位固化。该成型方法可实现连续化生产,并且可成型复杂形状的瓷部件,但素坯强度较低,脱模时坯体易于开裂和变形。 ⑥ 温度诱导絮凝成型(Temperature Induced Flocculation) 温度诱导絮凝成型是由瑞典表面化学研究所的L.Bergstrom教授发明的一种净尺寸胶态成型技术。它是利用胶体的空间位阻稳定进行成型的。首先选择一种特殊的在有机溶剂中的溶解度随温度变化的分散剂,加入浓悬浮体中,其一端吸附在颗粒表面,另一端伸展入溶剂中,起到空间稳定粉料的作用。然后将分散好的高固含量浆料注模后,随着温度的降低,分散剂在溶剂中的溶解度下降,逐渐失去分散能力,从而实现浆料的原位固化。该成型方法的最大优点是废料可回收重复使用,但这种分散剂对于不同的陶瓷体系有很大的局限性。 2 流延成型 流延成型是制备层状陶瓷薄膜的一种成型方法。这种成型方法可以制作厚度小于0.05mm的薄膜,能制备电容器、热敏电阻、铁氧体和压电陶瓷坯体,特别有利于生产混合集成电路基片等制品。流延成型的工作原理是:将细分散的陶瓷粉料悬浮在由溶剂、增塑剂、粘接剂和悬浮剂组成的无水溶液中,成为可塑且能流动的料浆。当料浆在刮刀下流过时,便在流延机的运输带上形成薄层的坯带,坯带缓慢向前移动,等到溶剂逐渐挥发后,粉料固体微粒便聚集在一起,形成较为致密的、似皮革柔韧的坯带,再冲压出一定形状的坯体。薄膜的厚薄与刮刀至基面的间距、基带运动速度、浆料粘度及加料漏斗内浆面的高度有关。 3 离心沉积成型[1] 离心沉积成型,是一种制备板状、层状纳米多层复合材料的方法。其原理是不同的浆料依次在离心力的作用下一层层地均匀沉积成一个整体也可利用颗粒大小或质量的不同沉积出各层不同性质的材料。采用离心沉积成型层状材料具有以下特点通过沉积不同的材料,可以改善材料的韧性沉积的各层可以是电、磁、光性质的结合,具有多功能性可以制成各向异性的新型材料。 4 电泳沉积成型[1] 电泳沉积成型是利用直流电场促使带电颗粒发生迁移, 进而沉积到极性相反的电极上而成型。沉积过程中在电泳迁移的作用下颗粒间的距离缩短,吸引力起主要作用,浆料的稳定分散性开始失去,粉体颗粒逐渐沉积到电极上。分为颗粒电泳迁移和颗粒在电极上放电沉积两个相继的过程,为了使颗粒能单独沉淀到电极上而不受其他带电颗粒的影响,需要陶瓷浆料具有很好的分散性。研究在水溶液中电泳沉积复合材料,通过调整溶液和工艺参数分别控制和沉积的厚度,制备出复合层厚度无翘曲陶瓷复合材料,同时减少了环境污染等,通过加人分散剂和控制值,在水溶液中电泳沉积厚度为的均质膜,具有成本低的特点。 5 注射成型[3] 陶瓷注射成型是利用高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。注射成型的优点是能生产形状复杂的产品,并且具有很高的产品尺寸精度和均匀的显微结构、机加工量少、表面光滑,适合自动化和大规模生产,因而颇受人们的重视[6]。缺点是模具设计加工成本和有机物脱脂过程的成本较高。最近国内外研究注射成形主要是围绕此类问题进行,其进展主要有: 1) 水溶液注射成形[4] 该法采用水溶性的聚合物作为有机载体,附加以分散剂、润滑剂、水等,通过温度变化来凝固成形坯体,常用的有机载体有琼脂和琼脂糖。此法的有机载体不用脱脂,降低了陶瓷注射成形的成本。可以更容易地实现自动控制,与传统的注射成形方法相比降低了成本。 2) 气体辅助注射成形[5] 该法是将气体引入聚合物溶体中,使成形更容易进行,常用来成形中空的器件。此方法的优点是:可以避免定向行为的产生,使成形体具有更大的尺寸稳定性;降低内应力,减少产品内部的翅曲,提高注射效率;降低原物料消耗;此方法生产的产品抗弯强度是传统方法的2倍。缺点是浆料的热性能及工艺过程不易控制。 6 无模成型[6] 随着电子计算机技术的迅猛发展,借助计算机直接加工制造各种复杂形状产品的技术取得了长足进步。90年代初H.Marcus等人提出固体无模成型制造(solid freeform fabrication)新思路。该技术直接利用计算机CAD设计,将复杂的三维立体构件经计算机软件分割切片处理,形成计算机可执行的像素单元文件,再通过计算机控制的外部设备,将要成型的陶瓷粉体(或陶瓷坯带)快速形成(或切割成)实际的像素单元,将一个一个单元叠加即可直接成型出所需要的三维立体构件。 目前无模成型技术已经发展成为以下6种:1)激光选区烧结法:激光器产生的激光按计算机指定的路径和区域扫描堆放的粉体表面,被扫描部位由于受热,使颗粒之间烧结,如此一层一层地重复此过程,即可制出立体工件;2)层片叠加成型法:根据计算机分割成的像素几何形状,利用激光在薄片材料上切出实际对应的像素单元,然后将这些单元按顺序一层一层堆叠起来,即得到CAD所设计的工件的立体形状;3)熔化覆盖成型法:把原材料制成的细丝喂入由计算机控制驱动的熔化器中,熔体通过喷嘴挤出至成型平面上,如此一层一覆盖便可生成实际的三维立体工件;4)立体印刷成型法:利用紫外激光扫描感光单体,使单体聚合,聚合深度由激光辐射量来控制,按计算机指令要求一层一层感光成立体工件;5)三维打印成型法:根据计算机输出的两维像素信息,利用喷嘴向待成型的陶瓷粉床上喷射结合剂,打完一层后,在料床顶部添加新粉,再喷结合剂,如此重复进行,最后除去未喷射结合剂的粉料,即可得到要成型的立体工件;6)喷墨打印成型法:将待成型的陶瓷粉制备成陶瓷墨水,通过打印机原理将这种陶瓷墨水直接打印到载体上成型,成型体的形状及几何尺寸由计算机控制。