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陶瓷注浆成型方法介绍

注浆成型(slip casting)是将制备好的陶瓷浆料注入模型中,通过模型的透气和吸水性能排除浆料中的水或有机介质,使陶瓷坯体具有一定形状和强度的成型方法。
    为了满足制备复杂形状陶瓷制品的要求,人们开发和研制了多种湿法成型技术。如前所述,干法成型的成型对象是陶瓷粉料和空气的混合物,成型的目的是使该混合物具有一定的形状和强度,并尽可能地排除坯体中的空气。不同于干法成型,湿法成型的成型对象是陶瓷粉料和水或其它有机介质混合形成的胶态体系,成型的目的是使该胶态体系具有一定的形状和强度,并尽可能地排除坯体中水或其它有机介质。因此,湿法成型也可称作胶态成型。与干法成型相比,湿法成型可成型大尺寸、复杂形状的部件,并可通过特殊的成型工艺很好地控制成型过程中坯体内部的各种杂质(夹杂物、团聚体等),从而制备出高性能的陶瓷部件。
    湿法成型的主要I艺过程为:陶瓷粉料与介质的混合、成型(凝固)、排除介质、干燥。由于选用的介质不同,成型凝固的机理不同,各种湿法成型方法差别很大,并具有各自的特点,下面对常用的湿法成型方法作简要介绍。
 
    注浆成型(slip casting)是将制备好的陶瓷浆料注入模型中,通过模型的透气和吸水性能排除浆料中的水或有机介质,使陶瓷坯体具有一定形状和强度的成型方法。注浆成型方法所需设备简单,操作简便,且可大批量生产同一种产品,是湿法成型中传统的成型方法,适用于成型大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷制品。
    陶瓷浆料的制备 采用注浆成型法成型陶瓷坯体,其成型的关键是制备符合性能要求的陶瓷浆料。对浆料性能的要求主要有:
    ①流动性好,黏度小,以利于浆料充满模型的各个角落;
    ②稳定性好·能长期保持稳定.不£沉淀和分层,以便于成型过程的顺利完成,这主要是为r满足洼浆成型1.艺J翻期比较长的需要的;
    @触变性小t即经过一段时间后釉度变化不大,脱模后的坯体不会受轻微外力的影响而变软·有利于保持坯体形状;
    ①在保I正流动性的情况下含水量尽可能小,以减少成型时间和干燥收缩.防止坯体变形和开裂;
    ⑤渗透性好,即浆料q,的水分容蜴通过形成的坯屠而不断被模壁吸收;
    ⑥脱模性要好,Ⅱ”醇成的坯体易从模型上脱离·且不与模J虬Zi 'q.反应。
    ⑦浆料应尽可能不舍气泡。
       不同于传统陶瓷制备过程中采川的黏土,先进陶瓷的棘料多为蟒性的:腻料,由状态下很难形成均匀稳定、怂浮性能良好的注浆浆料.闲此必须采取一定的措施,使料浆具有悬浮性。通常让精性粉料悬浮的方法有两种:一种方法是控制浆料的pH值,另外一种方法是通过有机表面活陛物质的吸附而实现粉料的悬浮。
        对于在酸性或碱性介质中发生离解过程的两性氧化物粉料,其离解程度决定于介质的pH值。介质I】lI值的变化会引起胶粘{电位的变化,而∈电位变化义会引起胶糙表面吸力与斥力平衡的改变,从而致使这姥轼化物胶牲或者胶溶或者絮凝。因此·通过改变浆料的pH值,即可实现这类瘠性粉料的悬浮。例如.Al2()。用盐酸处理后,在A12 03粒子表面生成AIC13.并立即水解形成AlCl(()H)2大分子胶团悬浮在悬浮液HCI中。只要控制悬浮液的pH值在3.j左右,则可获得悬浮性能良好的浆料。常见注浆用陶瓷浆料适宜的pH值范围在表4-3中给出
        除了通过调节pH值改善陶瓷粉体的悬浮性,生产中还常用阿拉伯树胶、明胶和羧甲基纤维素来改变粉料的悬浮性能。例如,经过酸洗制备的悬浮性能良好的AI2 03浆料,为使陶瓷粒子快速沉降,常加入0.21% - 0.23%的阿拉伯树胶。但是,在注浆成型时可加入1.o% -1 5%的阿拉伯树胶以增加浆料的流动性。阿拉伯树胶对A[2 03浆料的黏度的影响如图4-7所示。阿拉伯树胶由于用量的不同而对浆料黏度产生不同的影响,主要是由于阿拉伯树胶是高分子化台物。当阿拉伯树胶用盘少时,由于黏附的A12 03胶粒较多,使质量变大,从而引起沉降。当增加阿拉伯树腔用量时,它的线型大分子在水溶液中形成网络结构,而A1203胶粒表面形成一层有机亲水保护膜,胶粒相互碰撞聚沉就很困难,从而提高了粉料的悬浮性。对于与酸等起反应的瘠料,可添加有机表面恬性物质如烷基苯磺酸钠(加入量为0.3%~0.6%),通过有机活性物质的表面吸附实现粉料悬浮。
 
       注浆方法柏空心注浆和实心注浆。空心洼浆也叫单面洼浆,工艺中模型仅给出制品的外形轮廓,而没有规定制品内部形状的芯模。浆料与模型仅有单面接触,因此其水分仅向着单方向渗透,达到一定厚度后,必须把剩余的浆料捌净,待坯件具有一定强度后开模取出成为半成一钴。实心注浆又叫舣面诅·浆,注浆模具分为外模和内模,浆料注入二者之间的空腔中。该空腔的形体就等同于坯件的形体,其中芯模确定坯件的内形t外模确定坯件的外形,浆料水分分别向芯模和外模渗透。待坯件具有一定强度后,拆开芯模、外模,取出坯件,经修坯后成为半成品。
 
       为了提高注浆速度和坯体质量,以“空心注浆”或“实心注浆”的基本原理、模型结构为基础·发展了压力注浆、离心注浆、真空注浆等新方法。其中,压力注浆叉分为微压注浆、低压注浆、中压洼浆和高压注浆。由于明显地缩短了制坯周期、提高了坯件质量,压力注浆被广泛地运用于制备传统陶瓷及先进陶瓷的大型、复杂制品。表4-4给出了注浆过程中加压压力不同时工艺参数的变化!
 


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本文“陶瓷注浆成型方法介绍”由科众陶瓷编辑整理,修订时间:2015-01-28 10:13:16
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