1、注浆成型法 注浆成型 SlipCasting 亦称浇注成型 适用于制造大型的 形状复杂的 薄壁的产品 一种是注浆成型 另一种是热压铸成型 注浆成型是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性 将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆 然后注入多孔模具内 主要为石膏模 水分在被模具 石膏 吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层 脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体 此种方式被称为注浆成型 一概述 工艺过程 将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内 由于多孔性模型的毛细管力吸水性 泥浆在贴近模壁的一侧被模子吸水而形成一均匀的泥层 并随时间的延长而加厚 当达到所需厚度时 将多余的泥浆倾出 最后该泥层继续脱水收缩而与模
2、型脱离 从模型取出后即为毛坯 工艺特点 优点 1 适用性强 不需复杂的机械设备 只要简单的石膏模就可成型 2 能制出任意复杂外形和大型薄壁注件 3 成型技术容易掌握 生产成本低 4 坯体结构均匀 缺点 1 劳动强度大 操作工序多 生产效率低 2 生产周期长 石膏模占用场地面积大 3 注件含水量高 密度小 收缩大 烧成时容易变形 4 模具损耗大 5 不适合连续化 自动化 机械化生产 二 对泥浆性能的要求 为了提高注浆生产效率 并获得高质量的坯件 要求泥浆有良好的性能 1 流动性好 要求泥浆在含水率较低的情况下粘度小 倾注时泥浆流出一根连绵不断的细线 使之容易流动到模型的各部位 2 稳定性好 要求
3、泥浆中的瘠性原料不沉淀 即悬浮性好 使成型后的坯体各部位组织均匀 3 触变性适宜 即粘度不宜过大 4 渗透性好 即过滤性好 要求泥浆中的水分能顺利通过粘附在模壁上的泥层而被石膏吸收 5 不含气泡 以利于增加坯体的强度 一 注浆成型生产对环境温度 湿度的要求 注浆料的制备流程及选择 泥浆稀释泥浆的稀释要控制下列工艺参数 1 合理控制泥浆的密度和颗粒细度 当泥浆的容积密度过大 或颗粒太细时 颗粒间距较小 颗粒间引力较大 泥浆的流动阻力就大 当引力大于胶粒间的斥力时就会聚沉 反之 如果泥浆的密度过小 或颗粒太粗 则会降低成坯密度和坯体强度 泥浆也会因颗粒沉淀而破坏稳定性 2 添加电解质及其稀释机理根
4、据泥浆的组成和性质 选用合适的电解质作稀释剂是泥浆制备的重要措施之一 在粘土 水系统中 粘土颗粒由于断键 同晶取代 如硅氧四面体中的Si4 被Al3 所取代 铝氧八面体中的Al 被二价的Mg Ca 所取代 总是带有电荷的 通常为负电荷 由于化水化作用 被粘土颗粒吸附的只能是水化阳离子 距离粒子表面越远 引力也越弱 吸附阳离子浓度就越小 粘土颗粒周围形成包括吸附层和扩散层的水化膜 粘土胶团开成了三个不同层次 胶核 粘土颗粒本身 胶粒 胶核加吸附层 胶团 胶粒加扩散层 胶团结构见图3 4 11 当粘土颗粒移动时 只有吸附层随之移动 吸附层表面对溶液存在电位差 称之为 电位 胶粒的 电位大 则胶粒间
5、的斥力大 不易相互聚合产生絮凝从而使泥浆稳定 流动性也好 电位主要取决于扩散层厚度和胶核表面电荷密度并与它们成正比关系 电解质中的一价阳离子 H 除外 的电价比二价 三价的要小 但水化离子的半径却比二价三价阳离子的大 因此在泥浆中加入由一价阳离子 Na 组成的电解质后 由于一价离子 H 除外 吸附能力弱 所以进入胶团吸附层的离子数少 使整个胶粒呈现的负电荷较多 同时 一价离子水化能力强 进入扩散层厚度增加 水化膜加厚 导致 电位增加使泥浆的稳定性 流动性增强 此外 泥浆的pH值对泥浆的稳定也有重要意义 因为粘土颗粒是片状的 一般边上带正电 面上带负电 如果加入电解质后使溶液呈碱性OH 过剩 则
6、可使部分颗粒边上也带负电 从而防止颗粒的边 面之间因带不同电荷而相互吸引导致凝聚 促使泥浆稀释 陶瓷工业用电解质分无机和有机两大类 多为相应钠盐 其中最常用字的有水玻璃 纯碱 Na2CO3 三聚磷酸钠 六偏磷酸钠 腐殖酸钠等 生产是常常同时使用水玻璃和纯碱作电解质以调整吸浆速度和坯体强度 水玻璃与纯碱的质量比可取1 3 单用水玻璃的泥浆成坯时泥浆渗水性差 易粘模 坯体致密 强度较大 而单用纯碱的泥浆成坯体疏松吸浆速度快 脱模快 但干坯强度小 在使用水玻璃时要选用适当的模数 即SiO2 Na2O的比值 通常取3左右 纯碱必须防止受潮 变成NaHCO3 从而使泥浆絮凝 电解质的用量要合适 太少不能
7、充分置换H Ca2 等 太多则会使部分扩散层离子压入吸附层 使胶粒的净电荷减少 扩散层厚度减少 导致颗粒 电位减小 泥浆发生絮凝 三 工艺原理 四 基本注浆成型方法 1 空心注浆法 单面注浆 要求浆料流动性 稳定性好 粒度细 比重小 1 55 1 7g cm3 脱模水分15 20 吸浆时间决定坯体厚度 同时与模具温度 湿度 泥浆性质有关 适用于小 薄件 2 实心注浆 双面注浆 solidcasting与空心浇注相比 料浆比重大 浆料粒度可稍粗 触变性可稍差 3 强化注浆成型方法 注浆方法的改进 在注浆过程中人为地施加外力 加速注浆过程的进行 使吸浆速度和坯体强度得到明显改善的方法 1 真空注浆
8、模具外抽真空 或模具在负压下成型 造成模具内外压力差 提高成型能力 减小坯体的气孔和针眼 2 离心注浆使模型在旋转情况下进浆 料浆在离心力的作用下紧靠模壁形成致密的坯体 气泡较轻 易集中在中间最后破裂排出 故可提高吸浆速度与制品质量 要求 泥浆中的颗粒分布范围窄 否则大颗粒集中在靠近模型的坯体表面 而小颗粒集中在坯体内面 造成坯体组织不均匀 收缩不一致 3 压力注浆通过提高泥浆压力来增大注浆过程推动力 加速水分的扩散 不仅可缩短注浆时间 还可减少坯体的干燥收缩和脱模后坯体的水分 注浆压力越高 成型速度越大 生坯强度越高 但是受模型强度的限制 模型的材料 石膏模型 多孔树脂模型 无机填料模型 根
9、据压力的大小可将压力注浆分为 微压注浆 压力2MPa高强度树脂模型 高压注浆原理图 微压注浆原理图 4 热浆注浆在模型两端设置电极 料浆注满后 马上接交流电 利用料浆中少量电解质的导电性加热 升温至50 左右 可加快吸浆速度 当泥浆温度为15 55 粘度会降低50 60 坯体成型速度提高32 42 5 电泳成型根据料浆中粘土粒子 带有负电荷 在电流作用下能向阳极移动 把坯料带往阳极而沉积在金属模的表面而成型的 模型用铝 镍 镀钴的铁等 影响因素 主要为电压 电流 成型时间 泥浆浓度及电解质含量等 五 陶瓷注浆成型缺陷分析 1 气孔与针眼 1 泥浆的流动性差 粘度大 致使泥浆中的气泡不易排出 2
10、 泥浆未经陈腐 或电解质种类及用量不当 3 搅拌泥浆太剧烈 或注浆速度太快 使泥浆中夹有气泡 或泥浆真空脱泡处理不严 4 石膏模过湿 过干 过旧 或模型表面沾有灰尘 2 泥缕主要原因是泥浆的粘度大 流动性差 或因倾浆操作不当 或模型工作面沾有浆滴 还有一种情况 因进浆时集中于模型内某一局部 由于泥浆的冲击而形成这一局部颗粒取向排列不同 致使干燥收缩时隆起成筋状 即使经过车修或用刀削平 烧后仍有明显的泥缕 3 开裂 1 泥浆配方不当 2 陈腐不足 不均 3 操作不当 厚薄坯 4 脱模太早或太迟 5 接坯的双部分干湿不一致 4 变形 1 泥浆水分太高 干燥收缩过大 2 泥浆混合不匀 干燥收缩不一
11、3 倾浆操作不当 坯体厚薄不匀 六 注浆成型的应用 注浆成型是一种古老和传统的陶瓷成型方法 应用极为广泛 凡是形状复杂 不规则的 壁薄的 体积大且尺寸要求不严的器物都可以用注浆法成型 包括一般日用陶瓷类的花瓶 汤碗 菜盘 茶壶 卫生洁具类的坐便器 洗面盆 各种形状的工艺瓷器 还有相当一部分工业陶瓷 特种陶瓷产品等 热压铸成型 定义 将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模中 待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法 主要工序 制备腊浆 坯体浇注成型 排腊1制备腊浆 1 腊浆由粉料 塑化剂 表面活性剂组成 2 混料方式a 将石蜡加热熔化 粉料倒入 边加热边搅拌 b 粉料加热后倒入石蜡熔液 边加
12、边搅拌 3 设备 快速和腊机 慢速和腊机然后将料浆倒入容器中 凝固后制成腊板 备用 4 料浆的性能指标稳定性 可铸性 收缩率 一 热压铸成型工艺 1 腊浆温度 60 75 温度升高 则腊浆的粘度下降 坯体致密 但冷却收缩相应大 温度过低 则易出现欠注 皱纹等缺陷 2 钢模温度 决定坯体冷却凝固的速度 一般为20 30 3 成型压力 与浆桶深度 料浆性能有关 压力升高 坯体的致密度增加 坯体的收缩程度下降 一般可以采用0 3 0 5MPa 主要工艺参数 二 热压铸工艺的优点 1 可成型形状复杂的陶瓷制品 尺寸精度高 几乎不需要后续加工 是制作异形陶瓷制品的主要成型工艺2 成型时间短 生产效率高 3 相比其它陶瓷成型工艺 生产成本相对较低 对生产设备和操作环境要求不高 4 对原料适用性强 如氧化物 非氧化物 复合原料及各种矿物原料均可适用 热压铸工艺的缺点 1 气孔率高 内部缺陷相对较多 密度低 制品力学性能和性能稳定性相对较差 2 需要脱蜡环节 增加了能源消耗和生产时间 因受脱蜡限制 难以制备厚壁制品 3 不适合制备大尺寸陶瓷制品 4 难以制造高纯度陶瓷制品 限制了该工艺在高端技术领域的应用 三 热压铸工艺的应用 主要用于生产中小尺寸和结构复杂的结构陶瓷 耐磨陶瓷 电子陶瓷 绝缘陶瓷 纺织陶瓷 耐热陶瓷 密封陶瓷 耐腐蚀陶瓷 耐热震陶瓷制品 谢谢观赏
