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1、1,教学内容,绪论 第一章 陶瓷原料 第二章 粉体的制备与合成 第三章 配料计算 第四章 陶瓷坯体的成形 第五章 陶瓷材料的烧结 第六章 陶瓷的加工及改性,2,第三章 配料计算,3.1坯体的制备,3.1.1坯料配方,由坯料的实验公式计算已知某坯料的实验公式，需算出所需原料在坯料中的质量百分比。按坯料预定的化学组成进行计算若已知坯料的化学组成及所用原料的化学组成，可采用逐项满足的方法，求出各种原料的引入质量，然后求出所用各原料的质量百分比 。,3,由实验公式计算配方的步骤,4,3.1.2坯料制备,原料预处理酸洗与磁选 酸洗主要是将一定浓度（30%）的盐溶液注入原料中，加热以除掉其中有害的铁杂质。
2、磁洗是利用铁的磁性质，使物料通过强大的磁场，铁质杂质等被磁场吸引而从原料中。分离出来。预烧预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。预合成合成的方法通常有固相反应法和液相反应法，可根据需要进行选择。,5,常用原料的预烧目的与预烧条件,6,成型原料的塑化塑化是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。成型的坯料必须进行塑化。塑化剂塑化剂一般有无机塑化剂和有机塑化剂两类。 新型陶瓷一般采用有机塑化剂。塑化剂通常由粘结剂、增塑剂和溶剂组成。塑化机理塑化剂对坯体性能的影响塑化剂对坯体机械强度、电性能、烧成气氛等都有影响。,7,压制成型粉料的造粒造粒是在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成粒度
3、较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性较好的团粒（约2080目），以利于新型陶瓷坯料的压制成型。手工造粒 本法仅适用于小批量生产和实验室试验。加压造粒法 本法的优点是团粒体积密度大，制品的机械强度高，能满足各种大体积或复杂形状制品的成型要求。它是新型陶瓷生产中常用的方法。,8,喷雾干燥造粒法本法造粒好坏与料浆粘度、喷雾方法等有关。本法适用于现代化大规模的连续生产，效率高，工作环境大大改善，但设备投资大，工艺较复杂。冻结干燥法这种粉料呈球状，组成均匀，反应性与烧结性良好，适用于实验室试验。,9,注浆成型用浆料采用注浆成型的新型陶瓷坯料，因其中多为瘠性物料，必须采用一定措施，使浆料具一定的悬浮性。让料
4、浆悬浮的方法一般有两种：一是控制料浆的pH值；另一是添加有机表面活性物质的吸附。,10,3.2釉料的制备,釉料组成的表示方法也和坯体一样，可以各氧化物的质量百分比表示或以各种原料的实际配料量来表示，也可以实验公式（釉式）表示。,3.2.1釉料的釉式,11,釉料配方的配制原则根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性 质，釉料的熔融性质包括釉料的熔融温度，熔融温度范围和釉面性能等三方面的指标。釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应坯体与釉料的化学组成相适应釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配合理选用原料,3.2.2. 釉料配方,12,资料的准备 主要掌握坯料的化学与物理性质，明确釉料本身的性能要求，还要了解制釉
5、原料化学组成，原料的纯度以及工艺性能等。 配制方法 釉料配制方法是用化学组成百分数来表示或者用实验公式来表示的。以变动化学组成的百分数或实验公式中的氧化物摩尔数或者是两种氧化物的摩尔数之比来配成一系列的釉式，然后通过制备，烧成并测定它们的物理性质，找到符合要求的配方。在得到良好的配方后，再进行配方的调整试验。此时可用优选法或正交试验法，以求得到一个釉面各项性能指标最佳的釉料配方。,釉料配方的确定,13,教学内容,绪论 第一章 陶瓷原料 第二章 粉体的制备与合成 第三章 配料计算 第四章 陶瓷坯体的成形 第五章 陶瓷材料的烧结 第六章 陶瓷的加工及改性,14,第四章 陶瓷坯体的成形,第一节 概述
6、陶瓷的成型技术对于制品的性能具有重要影响。新型陶瓷成型方法的选择，应当根据制品的性能要求、形状、尺寸、产量和经济效益等综合确定。,15,4.1.1成型方法分类,冷法,坯料含水量 3040%,石膏模,常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆,有模,无模,等静压成型法：使用橡皮膜，坯料含水量1.53%,干压成型法：使用钢模 ，坯料含水量68%,可塑成型法,成型方法,坯料含水量1826%,注浆成型法,热法（热压注法）：钢模,16,4.1.2 成型方法的选择,以图纸或样品为依据，确定工艺路线，选择合适的成型方法。选择成型 方法时，要从下列几方面来考虑：,（1）产品的形状、大小、厚薄等。,（2）坯料的
7、工艺性能。,（3）产品的产量和质量要求。,（4）成型设备要简单，劳动强度要小，劳动条件要好。,（5）技术指标要高，经济效益要好。,17,第二节 注浆成型,注浆成型工艺简单，适于生产一些形状复杂且不规则、外观尺寸要求不严格、壁薄及大型厚胎的制品。,4.2.1影响泥浆流动性的因素,1、固相的含量、颗粒大小和形状的影响,2、泥浆温度的影响,3、粘土及泥浆处理方法的影响,4、泥浆的pH值的影响,18,4.2.2注浆过程的物理化学变化,1.注浆时的物理脱水过程,2.注浆时的化学凝聚过程:,Na-粘土CaSO4Na2SiO3Ca-粘土CaSiO3+Na2SO4,19,4.2.3陶瓷坯体的注浆成型,1、基本
8、注浆方法 ：空心注浆(单面注浆) 实心注浆(双面注浆),空心注浆(单面注浆),20,实心注浆(双面注浆),21,2、注浆用石膏模的主要缺陷,（1）开裂,（2）气孔与针眼,（3）变形,（4）塌落,（5）粘膜,22,第三节 干压成型,4.3.1 干法压制的基本原理 1、粉料的基本性质 (1) 粒度和粒度的分布 V=abc=r3 即该颗粒等效半径为：,23,（2）粉料的堆积性质,等径球体堆积形式及孔隙率,24,(3) 粉料的拱桥效应(或称桥接),25,2、粉料的流动性,粉料自然堆积的外形,F=,26,4.3.2压制过程坯体的变化,1、密度的变化,坯体密度与压力的关系,27,2、强度的变化,第一阶段强
9、度并不大,第二阶段强度直线提高,第三阶段强度变化也较平坦,3、坯体中压力的分布,坯体中压力分布不均匀，H/D比值愈大，则不均匀分布现象愈严重。,28,4.3.3加压制度对坯体质量的影响,1、成型压力的影响2、加压方式的影响,加压方式和压力分布关系图 (横条线为等密度线) a单面加压；b双面同时加压；c双面先后加压；d四面加压,29,3、加压速度的影响 4、添加剂的选用 （1）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的摩擦，这种添加物又称润滑剂； （2）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加物又称粘合剂； （3）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通常采用表面活性物质。 5、弹性后效,加荷卸荷压力与变形的关系示意
10、图,30,4.3.4影响层裂的因素及防止方法,1、气体的影响。2、坯体水分的影响。3、加压次数对层裂的影响。4、压制时间及压力的影响。,31,第四节 可塑成型,可塑成型主要是通过胶态原料制备、加工，从而获得一定形状的陶瓷坏体。,4.4.1可塑成型分类,可塑成型是古老的一种成型方法。我国古代采用的手工拉坯就是最原始的可塑法。常用的可塑成型方法主要是挤压成型、热压铸成型、胶态成型等。,32,1、挤压成型,挤压成型时应该注意以下工艺问题：（1）挤制的压力；（2）挤出速率；（3）挤出管子时，管壁厚度必须能承受本身的重力作用和适应工艺要求；（4）挤压成型的缺陷。,33,2、热压铸成型工艺,陶瓷热蜡铸工艺
11、流程图,34,3、热压铸成型的特点,热压铸成型适用于以矿物原料、氧化物、氮化物等为原料的新型陶瓷 的成型，尤其对外形复杂、精密度高的中小型制品更为适宜。其成型设备 不复杂，模具磨损小，操作方便，生产效率高。热压铸成型的缺点是，工序较繁，耗能大，工期长，对于壁薄，大而 长的制品不宜采用。,35,4.4.2 造粒成型,36,4.4.3流延成型,1、工艺流程,溶剂,混磨,烧结促进剂,细磨熟料,抗聚凝剂,除泡剂,烘干,再混磨,流延,真空 除气,增塑、润滑剂,粘合剂,卷轴 待用,37,2、流延成型浆料的制备,流延成型用浆料的制备方法是，先将通过细磨、煅烧的熟瓷粉加入溶剂，必要时添加抗聚凝剂、除泡剂、烧结
12、促进剂等进行湿式混磨；再加入粘结剂、增塑剂、润滑剂等进行混磨以形成稳定的、流动性良好的浆料。,3、流延成型的特点,流延成型设备不太复杂，且工艺稳定，可连续操作，生产效率高，自动化水平 高，坯膜性能均匀一致且易于控制。但流延成型的坯料因溶剂和粘结剂等含量高， 因此坯体密度小，烧成收缩率有时高达2021%。流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷独石电容器、氧化铝陶瓷基片等新型陶瓷制 品。为电子元件的微型化，超大规模集成电路的应用，提供了广阔的前景。,38,4.4.4 轧膜成型,轧膜成型是将准备好的陶瓷粉料，拌以一定量的有机粘结剂(如聚乙烯醇等)和溶剂，通过粗轧和精轧成膜片后再进行冲片成型。,1、工艺流程
13、,39,2、轧膜成型用塑化剂,各种轧膜瓷料用塑化剂的不同配比,40,3、轧膜成型的特点,轧膜成型具有工艺简单、生产效率高、膜片厚度均匀、生产设备简单、粉尘污染小、能成型厚度很薄的膜片等优点。但用该法成型的产品干燥收缩和烧成收缩较干压制品的大。该法适于生产批量较大的1mm下的薄片状产品，在新型陶瓷生产中应用较为普遍。,41,4.4.5 注射成型,1、工艺流程,瓷粉,粘结剂,柱塞式,预塑式,螺旋直列式,加热混练,用辊机 质粒压纹,加热挤 压制粒机,混练机 低温粉碎,用辊机低温 挤压成薄片,粒状粉料,注射成形,一次成型坯,脱 脂 脂,烧 结,成 品,42,第五节 其他成型方法,4.5.1纸带成型它与
14、流延成型法有些类似，以一卷具有韧性的、低灰份的纸（如电容纸）带作为载体。让这种纸带以一定的速度通过泥浆槽，粘附上合适厚度的浆料。通过烘干区并形成一层薄瓷坯，卷轴待用。在烧结过程中，这层低灰份衬纸几乎被彻底燃尽而不留痕迹。如泥浆中采用热塑性高分子物质作为粘结剂，则在加热软化的情况下，可将坯带加压定型。,43,4.5.2 滚压成型,它与轧膜成型有些相似，是以热塑性有机高分子物质作为粘合载体，将载体与陶瓷粉料放在一起，加入封闭式混练器进行混练，练好后再进入热轧辊箱，轧制成一定厚度引出，用冷空气进行冷却，然后卷轴待用。如欲制作其它定型坯带，则对从轧辊箱出来的坯片，可趁热进行压花。此法与前述纸带成型法均
15、可用以制作垂直多孔筒状热交换器，两者各有优点。用滚压法所制的坯体孔型较好，空气易于流通，但工艺较难控制。,44,4.5.3 印刷成型,将超细粉料、粘合剂、润滑剂、溶剂等充分混合，调制成流动性很好的稀浆料，然后采用丝网漏印法，即可印出一层极薄的坯料。,4.5.4 喷涂成型,此法所用的浆料与流延法、印刷法相似，但必须调得更稀一些，以便利用压缩空气通过喷嘴，能使之形成雾粒，此法主要用以制造独石电容器，喷涂时以事先刻制好的掩膜，挡住不应喷涂的部分，到一定程度可让其干燥，干后再作第二次、第三次喷涂，到达预定厚度时，再更换掩膜，喷上所需的另一浆料。按这种金属浆料和陶瓷浆料，反复更换掩膜，交替喷上，以获得独
16、石电容器的结构。,45,4.5.5爆炸成型,50年代初， 爆炸成型最初用于TiC、TaC和Ni粉叶片的成型。炸药爆炸后，在几微秒内产生的冲击压力可达1106MPa。巨大的压力，以极快的速度作用在粉末体上，使压坯获得接近理论密度和很高的强度。爆炸成型法可以成型形状复杂的制品，制品的 轮廓清晰，尺寸公差稳定，成本较低。目前，爆炸成型法已应用于铁氧体、金属陶瓷等的生产。,46,第六节 坯体的干燥,坯体干燥的目的在于提高其机械强度，有利于装窑操作并保证烧成初期能够顺利进行。,4.6.1干燥过程,干燥三个阶段,47,1-水的粘度；2-表面张力,干燥过程中，坯料内水分的粘度和表面张力随温度升高而降低,48,自由含水率（%）,空气温度与干燥速率的影响,在干燥过程中，干燥速度和干燥条件（空气的温度、湿度和流动速度）关系如图:,49,自由含水率（%）,
