陶瓷注漿成型方法介紹

    為了滿足制備復(fù)雜形狀陶瓷制品的要求，人們開發(fā)和研制了多種濕法成型技術(shù)。如前所述，干法成型的成型對(duì)象是陶瓷粉料和空氣的混合物，成型的目的是使該混合物具有一定的形狀和強(qiáng)度，并盡可能地排除坯體中的空氣。不同于干法成型，濕法成型的成型對(duì)象是陶瓷粉料和水或其它有機(jī)介質(zhì)混合形成的膠態(tài)體系，成型的目的是使該膠態(tài)體系具有一定的形狀和強(qiáng)度，并盡可能地排除坯體中水或其它有機(jī)介質(zhì)。因此，濕法成型也可稱作膠態(tài)成型。與干法成型相比，濕法成型可成型大尺寸、復(fù)雜形狀的部件，并可通過(guò)特殊的成型工藝很好地控制成型過(guò)程中坯體內(nèi)部的各種雜質(zhì)（夾雜物、團(tuán)聚體等），從而制備出高性能的陶瓷部件。

    濕法成型的主要I藝過(guò)程為：陶瓷粉料與介質(zhì)的混合、成型（凝固）、排除介質(zhì)、干燥。由于選用的介質(zhì)不同，成型凝固的機(jī)理不同，各種濕法成型方法差別很大，并具有各自的特點(diǎn)，下面對(duì)常用的濕法成型方法作簡(jiǎn)要介紹。

 

    注漿成型(slip casting)是將制備好的陶瓷漿料注入模型中，通過(guò)模型的透氣和吸水性能排除漿料中的水或有機(jī)介質(zhì)，使陶瓷坯體具有一定形狀和強(qiáng)度的成型方法。注漿成型方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且可大批量生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，是濕法成型中傳統(tǒng)的成型方法，適用于成型大型的、形狀復(fù)雜的、薄壁的陶瓷制品。

    陶瓷漿料的制備 采用注漿成型法成型陶瓷坯體，其成型的關(guān)鍵是制備符合性能要求的陶瓷漿料。對(duì)漿料性能的要求主要有：

    ①流動(dòng)性好，黏度小，以利于漿料充滿模型的各個(gè)角落；

    ②穩(wěn)定性好·能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定．不￡沉淀和分層，以便于成型過(guò)程的順利完成，這主要是為r滿足洼漿成型1．藝J翻期比較長(zhǎng)的需要的；

    @觸變性小t即經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后釉度變化不大，脫模后的坯體不會(huì)受輕微外力的影響而變軟·有利于保持坯體形狀；

    ①在保I正流動(dòng)性的情況下含水量盡可能小，以減少成型時(shí)間和干燥收縮．防止坯體變形和開裂；

    ⑤滲透性好，即漿料q，的水分容蜴通過(guò)形成的坯屠而不斷被模壁吸收；

    ⑥脫模性要好，Ⅱ”醇成的坯體易從模型上脫離·且不與模J虬Zi 'q．反應(yīng)。

    ⑦漿料應(yīng)盡可能不舍氣泡。

       不同于傳統(tǒng)陶瓷制備過(guò)程中采川的黏土，先進(jìn)陶瓷的棘料多為蟒性的：膩料，由狀態(tài)下很難形成均勻穩(wěn)定、慫浮性能良好的注漿漿料．閑此必須采取一定的措施，使料漿具有懸浮性。通常讓精性粉料懸浮的方法有兩種：一種方法是控制漿料的pH值，另外一種方法是通過(guò)有機(jī)表面活陛物質(zhì)的吸附而實(shí)現(xiàn)粉料的懸浮。

        對(duì)于在酸性或堿性介質(zhì)中發(fā)生離解過(guò)程的兩性氧化物粉料，其離解程度決定于介質(zhì)的pH值。介質(zhì)I】lI值的變化會(huì)引起膠粘{電位的變化，而∈電位變化義會(huì)引起膠糙表面吸力與斥力平衡的改變，從而致使這姥軾化物膠牲或者膠溶或者絮凝。因此·通過(guò)改變漿料的pH值，即可實(shí)現(xiàn)這類瘠性粉料的懸浮。例如．Al2()。用鹽酸處理后，在A12 03粒子表面生成AIC13．并立即水解形成AlCl(()H)2大分子膠團(tuán)懸浮在懸浮液HCI中。只要控制懸浮液的pH值在3．j左右，則可獲得懸浮性能良好的漿料。常見(jiàn)注漿用陶瓷漿料適宜的pH值范圍在表4-3中給出

        除了通過(guò)調(diào)節(jié)pH值改善陶瓷粉體的懸浮性，生產(chǎn)中還常用阿拉伯樹膠、明膠和羧甲基纖維素來(lái)改變粉料的懸浮性能。例如，經(jīng)過(guò)酸洗制備的懸浮性能良好的AI2 03漿料，為使陶瓷粒子快速沉降，常加入0.21% - 0.23%的阿拉伯樹膠。但是，在注漿成型時(shí)可加入1．o% -1 5%的阿拉伯樹膠以增加漿料的流動(dòng)性。阿拉伯樹膠對(duì)A[2 03漿料的黏度的影響如圖4-7所示。阿拉伯樹膠由于用量的不同而對(duì)漿料黏度產(chǎn)生不同的影響，主要是由于阿拉伯樹膠是高分子化臺(tái)物。當(dāng)阿拉伯樹膠用盤少時(shí)，由于黏附的A12 03膠粒較多，使質(zhì)量變大，從而引起沉降。當(dāng)增加阿拉伯樹腔用量時(shí)，它的線型大分子在水溶液中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而A1203膠粒表面形成一層有機(jī)親水保護(hù)膜，膠粒相互碰撞聚沉就很困難，從而提高了粉料的懸浮性。對(duì)于與酸等起反應(yīng)的瘠料，可添加有機(jī)表面恬性物質(zhì)如烷基苯磺酸鈉（加入量為0.3%～0.6%），通過(guò)有機(jī)活性物質(zhì)的表面吸附實(shí)現(xiàn)粉料懸浮。
 

       注漿方法柏空心注漿和實(shí)心注漿。空心洼漿也叫單面洼漿，工藝中模型僅給出制品的外形輪廓，而沒(méi)有規(guī)定制品內(nèi)部形狀的芯模。漿料與模型僅有單面接觸，因此其水分僅向著單方向滲透，達(dá)到一定厚度后，必須把剩余的漿料捌凈，待坯件具有一定強(qiáng)度后開模取出成為半成一鈷。實(shí)心注漿又叫艤面詛·漿，注漿模具分為外模和內(nèi)模，漿料注入二者之間的空腔中。該空腔的形體就等同于坯件的形體，其中芯模確定坯件的內(nèi)形t外模確定坯件的外形，漿料水分分別向芯模和外模滲透。待坯件具有一定強(qiáng)度后，拆開芯模、外模，取出坯件，經(jīng)修坯后成為半成品。
 

       為了提高注漿速度和坯體質(zhì)量，以“空心注漿”或“實(shí)心注漿”的基本原理、模型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)·發(fā)展了壓力注漿、離心注漿、真空注漿等新方法。其中，壓力注漿叉分為微壓注漿、低壓注漿、中壓洼漿和高壓注漿。由于明顯地縮短了制坯周期、提高了坯件質(zhì)量，壓力注漿被廣泛地運(yùn)用于制備傳統(tǒng)陶瓷及先進(jìn)陶瓷的大型、復(fù)雜制品。表4-4給出了注漿過(guò)程中加壓壓力不同時(shí)工藝參數(shù)的變化！