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可塑法成型是根据核土物质加水统制后具有可塑性这一特点而采用的一种成型方法。这种成型方法又可以分为手工的和机械的两种,
手工成型是陶瓷制品最古老的成型方法,这种成型方法,就是凭看成型工人两只技巧熟练的手,做出各种形状的制品,印坯和拉坯就是两种重要的手工成型方法。所谓印圾是将可塑泥料制成适当厚度的薄片,置了石膏模型内,用手指均匀按压,使与模型密么待干燥至足够强度时脱模而成。拉坯的方法,是格泥段置于人工转动或机械传动的铭驴平台的中心,然后用双手拉制成各种器皿。这种方法,不但劳动强度大,产量低产品规格不一,而且需要技术熟练的工人团此,现在大量生产中己不采用,但某些需要量少、造型较为复杂的特殊制品以及大型陈设瓷等仍采用这种方式。
这种方法适用于形状比较规则、造型较为简单的制品,例如日用瓷中酌盘、碗、杯等类产品。但随着生产技术的日益发展,这种成型方法的适用范围也日益广泛。例如,历来采用注浆法成型的鱼盘、茶壶、筋缸等,现在也可采用机械制造法,出现了鱼盘成型机与壶类、糖缸类损坯机。图六所元就是某厂自制的旋壶机示意图。
目前,我国日用陶瓷工业小的机械成型方法主要有两种,一为旋压,一为按压。
1.旋压;旋压成型就是用装置在刀架上的型刀(样板刀)对泥科进行挤压,使泥料均匀分布在旋转着的模型内表面上,从而得到所需要的盔形的一种方法。
旋压成型的泥料含水率一般为24-26%,比手工成型泥料含水串略低夏秋季节含水率一般要高o.5%左右。生产中应特别注意骆形的大小与成型机械主袖转速的关系。对盘类来比划品的直径越大,转速应相应减低。否则,将合由于离心力的作用,使泥坯中的水分周边高,中心低,分布不均匀。这橡在干燥时也就往往会因收缩不一致而产生变形。此外,盘类直径大,转速快也会给成型操作带来困难。
2.滚压:滚压成型,顾名思义,是对制品又滚又压的一种成型方法。操作时,把切好的泥并进行滚压,从而获得一定形状的制品。图七所示,为某厂自制的往复式谈压成型机总装图。由于型刀是一个完整的回转休,在操作过程中对泥料表面舶压力大大提高,"而且由于蠢压头与石膏模的速度差而产生团对泥料的压延作用,这就使制品舶致密度大大另商,制品的质量也大为改善。
液压成型是目前陶瓷生产中较为先进的一种成型方法。它的主要优点易
(1)制品结构较为致密、均匀,表面光滑,强度较高,因而减少了变形破损,提高了成坯牢;
(2)由于按压成型所需水分较旋压为少(一般为21-24%),因而干燥收缩较久缩短了干燥时间;
(3)滚压头制造较为搞洗所用材料耐磨性好(现在有采用球墨铸铁制作溶压头的),所以保证制品规格一致。
波压成型所用的滚压头分为热压头与冷压头两种。
热压头由钢或铸铁制成内装电阻丝加热,加热温度以110一120鲁为宣p冷压头用聚四氖乙颇戊题铁制版没有加热构件。由于冷压头结构简单,维修容易,无需用电,因而目前各陶瓷厂普遍采用。然而,热压头对泥科的含水量及可塑性的要求没有冷压头那么严格,因此,适应性比冷压头要大些。
陶瓷的可塑成型法 (1)旋压成型旋压成型是日用陶瓷的常用成型方法之一。它主要利用作旋转运动的石膏模与只能上下运动的样板刀来成型。(2)滚压成型滚压成型是由旋压成型演变过来的,滚压与旋压不同之点是把扁平...
不同吹塑方法,由于原料、加工要求、产量及其成本的差异,在加工不同产品中具有不同的优势。详细的吹塑成型过程可参考文献。这里从宏观角度介绍吹塑的特点。中空制品的吹塑包括三个主要方法:挤出吹塑:主要用于未被...
工业制件两类。其中容器包括:包装容器,大容积储桶 / 储罐,以及可折叠容器。但随着吹塑工艺的成熟,工业制件的吹塑制品越来越多,应用范围也日益广泛。目前,容器约占 80 %的市场份额,每年增长 4 %左...
大型超薄陶瓷装饰面板可塑挤出滚压成型快速烧成工艺
大型超薄陶瓷装饰面板可塑挤出滚压成型快速烧成工艺
陶瓷成型加工工艺
应用技术 现代 技术陶 瓷 2010年第 4期 (总第 126期 ) 作者简介 : 康 永 ( 1981 ~ ),男 , 硕士 , 主要从事化工工艺技术研发 . 陶瓷成型加工技术新进展 康 永 柴秀娟 (陕西金泰氯碱化工有限公司技术部 ,榆林 718100; 陕西金泰氯碱化工有限公司 , 榆林 718100) 摘 要 :陶瓷材料以其优异的耐高温 ﹑高强 度﹑耐磨损﹑耐腐蚀 等性能 和优点被 广泛应 用在各 个 领域中 。文中介绍了陶瓷成型加工技术的新方式 ﹑新特点和新进展 。 关键词 :陶瓷 ;离心沉积成型 ; 电泳沉积成型 ; 离心注浆 成型 ;注射成型 ; 胶态成型 当前 , 随着陶瓷 新材料 应用 领域 的不断 拓 展 ,对陶瓷材料性能的要求愈来愈苛刻。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。传统
陶瓷成型流程大致:原料采用低压快排或高压注浆等方式通过石膏或树脂型母模成型——干燥——施釉——烧成——组装——包装,每道工序都需经过全检或实验。
注浆成型:凡将瘠性料靠温度及塑化剂的作用,制成具有一定流动性及悬浮性的浆料,注入模型中凝固成型的方法
压制成型:将干粉状坯料在钢模中压成致密坯体的一种成型方法 可塑成型法:利用模具或刀具等运动所产生的外力对具有塑性的坯料进行加工,使坯料在外力作用下产生塑性变形而成型的方法
等静压成型:指粉料的各个方向同时均匀受压的一种技术 放尺:根据产品图纸规格的尺寸和公差要求,在加工成型和制备工作模具时按坯体的收缩率以及工艺因素对收缩的影响来加大相应的尺寸 旋压成型利用旋转的石膏模和样板刀使泥料成型;滚压成型中利用旋转的石膏模和回转型的滚压头使泥料成型2100433B
陶瓷材料目前尚无统一的分类方法,通常把陶瓷材料分为玻璃、玻璃陶瓷和工程陶瓷3类。其中工程陶瓷又分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。其中普通陶瓷又称传统陶瓷,特种陶瓷又称现代陶瓷。
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料和模具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。
普通陶瓷又称传统陶瓷,其主要原料是黏土 (Al2O3·2SiO2·H2O)、石英 (SiO2) 和长石 (K2O·Al2O3·6SiO2)。通过调整3者比例,可得到不同的抗电性能、耐热性能和机械性能。一般普通陶瓷坚硬,但脆性大,绝缘性和耐蚀性极好。
普通陶瓷通常分为日用陶瓷和工业陶瓷两类。
特种陶瓷又称现代陶瓷,按应用包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两类,如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、高温陶瓷等。工程上最重要的高温陶瓷,包括氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和氮化物陶瓷。
①氧化物陶瓷
a.氧化物陶瓷的性质
Ⅰ.熔点大多在2000℃以上,烧成温度在1800℃左右。在烧成温度时,氧化物颗粒发生快速烧结,颗粒间出现固体表面反应,从而形成大块陶瓷晶体 (单相),或有少量气体产生。
Ⅱ.氧化物陶瓷的强度随温度升高而降低,但在1000℃以下一直保持较高强度,随温度变化不大。
Ⅲ.纯氧化陶瓷都是很好的高温耐火度结构材料,在任何情况下陶瓷都不会产生氧化。
b.氧化物陶瓷的种类
Ⅰ. 氧化铝陶瓷
氧化铝的结构是O排成密排六方结构,Al占据间隙位置。自然界很少有纯氧化铝,根据含杂质的多少,氧化铝可呈红色或蓝色。实际生产中,氧化铝陶瓷Al2O3含量可分为75、95、99等几种瓷。
氧化铝的熔点高达2050℃,而且抗氧化性好,硬度高,微晶刚玉红硬性可达1200℃。常用于制造金属拔丝模及切削淬火钢刀具。
Ⅱ.氧化铍陶瓷
以氧化铍为主要成分的陶瓷。纯氧化铍 (BeO) 属立方晶系。密度3.03 g/㏄,熔点2570℃。具有很高的导热性,几乎与纯铝相等,还有很好的抗热震性。
粉末有剧毒性,且使接触伤口难于愈合。以氧化铍粉末为原料加入氧化铝等配料经高温烧结而成。制造这种陶瓷需要良好的防护措施。氧化铍在含有水汽的高温介质中,挥发性会提高,1000℃开始挥发,并随温度升高挥发量增大,这就给生产带来困难,有些国家已不生产。
制品性能优异,虽价格较高,仍有相当大的需求量。主要用作大规模集成电路基板,大功率气体激光管,晶体管的散热片外壳,微波输出窗和中子减速剂等材料。在模具应用方面亦有用制造精密玻璃模具。
Ⅲ. 氧化锆陶瓷
Ⅰ.氧化锆陶瓷的熔点在2700℃以上,能耐2300℃的高温,其推荐使用温度为2000℃~2200℃。因此,可以作反应堆绝热材料。氧化锆作为添加剂可大大提高陶瓷的强度和韧性,生产出氧化锆增韧陶瓷 (PSZ)。
Ⅱ.氧化锆增韧陶瓷具有多相结构,在不同温度和压力下可有3种不同的晶形结构,从而在合适的条件下应力可诱发相变和相变韧化,大幅度地提高断裂韧性。氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料,其强度达1200 MPa,断裂韧性为15MPa·m。
Ⅲ.氧化锆增韧陶瓷具有满足热挤压模具要求的性能,具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的特点,特别是承受高温高压,永久变形小,比碳化钨、镍基或钴基硬质合金更为适合热挤压模。
Ⅳ.氧化锆增韧陶瓷硬度超过金属,韧性比一般陶瓷高,有很高的化学稳定性,至少耐高温800℃。金属粉末挤压模温度可达到600℃,铜棒挤压模工作在950℃,氧化锆增韧陶瓷制造的模具可比硬质合金模使用寿命高几十倍。含氧化镁的PSZ其抗弯强度可达400 MPa。
Ⅴ.氧化锆增韧陶瓷的缺点是无延展性,热导率低,热膨胀与金属材料并不匹配,在设计和使用时应该加以考虑。氧化锆和由于其优良的使用性能生产拉丝模、拉深模等,常用于拉深不锈钢工艺。
②碳化物陶瓷
碳化物陶瓷包括碳化硅、碳化硼、碳化铈、碳化钼、碳化铌、碳化锆、碳化钛、碳化钒、碳化钨、碳化钽等。这类碳化物具有很高的熔点、硬度和耐磨性,但耐高温氧化能力差 (约900℃~1000℃),脆性较大。
a.碳化物陶瓷的性质
Ⅰ.碳化物陶瓷具有高熔点。例如碳化钛的熔点是3460℃,碳化钨的熔点2720℃,碳化锆的熔点3540℃。
Ⅱ.碳化物陶瓷硬度较高。例如碳化硼是仅次于金刚石和立方氮化硼最硬材料。
Ⅲ. 良好的导热性和化学稳定性。碳化物陶瓷不与酸发生反应,个别金属碳化物陶瓷即使加热也不与酸发生反应,最稳定的碳化物陶瓷甚至不受硝酸 氢氟酸混合液的腐蚀。
b.碳化物陶瓷的分类
Ⅰ.碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷密度为 3.2×10 kg/m³,弯曲强度为200~250 MPa,抗压强度1000~1500 MPa,硬度莫氏9.2,热导率很高,热膨胀系数很小,在900℃~1300℃时慢慢氧化。
Ⅱ.碳化硼陶瓷
碳化硼陶瓷硬度极高,抗磨粒磨损能力很强; 熔点达2450℃,高温下会快速氧化,与热或熔融黑色金属发生反应,使用温度限定在980℃以下。主要用于作磨料,有时用于制造超硬质工具材料。
Ⅲ.其他碳化物陶瓷
碳化钼、碳化铌、碳化钽、碳化钨和碳化锆陶瓷的熔点和硬度都很高,在2000℃以上的中性或还原气氛作高温材料; 碳化铌、碳化钛用于2500℃以上的氮气气氛中的高温材料。
碳化物陶瓷主要用于化工、汽车工业、核工业、微电子工业、激光等领域作高温材料或高功率材料。在模具制造中,常用于耐磨、耐蚀性拉丝模、成型模、热压铸模具、蜂窝陶瓷模具等。
③硼化物陶瓷
a.硼化物陶瓷的性质
Ⅰ.优良的高温特性。熔点范围为1800℃~2500℃,具有较高的抗高温氧化性能,使用温度达1400℃。在800℃的高温下其弯曲强度也几乎不下降,而且其硬度随温度上升而下降的比例也较其他材料小。
Ⅱ.具有高韧性。在室温下,其断裂韧性值KIC达30 MN/m功,此一数值相当于有代表性的工程陶瓷碳化硅的6~8倍。当B4C的晶粒细化到5μm时,强度为500~600 MPa,晶粒尺寸小于1μm时,强度达1000 MPa以上。
Ⅲ.硬度高,耐磨性好。硬度为1000 HV左右,具有高的剪切模量。耐化学浸蚀能力,难挥发,但高温抗蚀性、抗氧化性较差。
b.硼化物陶瓷的类型
常用的硼化物陶瓷分别以二硼化锆 (ZrB2)、二硼化钛(TiB2)、六硼化镧 (LaB6) 等硼化物制成的硼化锆陶瓷、硼化钛陶瓷、硼化铬陶瓷、硼化钼陶瓷和硼化钨陶瓷等。
硼化物陶瓷具有高熔点、高硬度、高化学稳定性以及高耐磨、耐腐蚀性等特点,是重要的耐火材料之一。在核工业、宇航等领域有着广泛应用。主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种高温器件、处理熔融非铁金属的器件、电触点材料、耐磨材料及工具材料等。在模具制造中常用于制造模具结构元件、耐热构件等。
④氮化物陶瓷
氮化物陶瓷是氮与金属或非金属元素以共价键相结合的难熔化合物为主要成分的陶瓷。
Ⅰ.氮化物陶瓷的性质
a. 以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳,1400℃时开始活性氧化,抗化学腐蚀性很好。有的还具有特殊的机械、介电或导热性能。
b.烧结较困难。先制出优质粉末原料,然后采用氮化反应烧结法和热压法烧结法、热等静压烧结法等制成陶瓷制品。
Ⅱ.氮化物陶瓷的类型
应用较广的陶瓷有四氮化三硅 (Si3N4)、氮化硼 (BN)、氮化铝(AlN) 等陶瓷。
特种陶瓷是在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有:
①氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
②氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
③碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
④硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。
⑤硅化物陶瓷:二硅化钼等。
⑥氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。