1 功能陶瓷的生产工艺过程

1、原料及其加工工艺 、
粉料的活化
机械粉碎 增加粉料表面和表面能； 增加粉料表面和表面能；增加粉料晶格缺陷能 低温煅烧：含氧酸、含氧酸盐、 低温煅烧：含氧酸、含氧酸盐、碱→氧化物 影响煅烧产物活性的因素 粉料粒度、杂质、煅烧温度、 粉料粒度、杂质、煅烧温度、气氛 活性粉料对空气、 活性粉料对空气、水分的吸附 煅烧活化机理 煅烧分解： 煅烧分解：临界温度 假晶结构 生成微晶
1、原料及其加工工艺 、
原料粉碎 2
球磨工艺原理
影响球磨效率的因素 转速、 转速、球磨时间 磨介填充率（ 磨介填充率（25-35%）、磨介级配 ） 溶剂的配比： 料、球、溶剂的配比：1:1:0.6-1 筒体直径、磨球与内衬的质料、 筒体直径、磨球与内衬的质料、磨球形状
1、原料及其加工工艺 、
原料粉碎 3
日用、建筑、 宇航、能源、冶金、化工、交通、 日用、建筑、卫生装饰 宇航、能源、冶金、化工、交通、 电子、 和艺术品 电子、家电等行业
1、原料及其加工工艺 、
新型陶瓷展望
气相凝聚法制备超微（纳米） 气相凝聚法制备超微（纳米）粉体 用微波加热代替传统烧结 陶瓷脆性的致命弱点将得到改变 纳米材料的应用 智能陶瓷的发展 陶瓷的晶界工程设计 研究晶界的作用-晶界组成对材料性能的影响 晶界组成对材料性能的影响； 研究晶界的作用 晶界组成对材料性能的影响； 晶 界设计-设计晶界 获得所要求的材料性能； 设计晶界， 界设计 设计晶界，获得所要求的材料性能；制备 符合实用要求的电子陶瓷产品。 符合实用要求的电子陶瓷产品。
4、成型 、
热压铸成型 2
铸浆的配制 铸 浆 的 配 比 ： 粉 料 （ 含 0.4-0.8% 的 油 酸 ） 87.586.5%，石蜡（含表面活性剂）12.5-13.5% ，石蜡（含表面活性剂） 铸浆配制工艺 蜡饼制备：加热石蜡至70-90℃、 使之熔化 ， 把已 蜡饼制备 ： 加热石蜡至 ℃ 使之熔化， 加热的粉料倒入石蜡液中，边加热、 加热的粉料倒入石蜡液中，边加热、边搅拌 将蜡饼放入和蜡机中：快速和蜡机， 将蜡饼放入和蜡机中 ： 快速和蜡机 ， 100-110℃、 ℃ 转筒速度40r/min， 熔化蜡饼 ； 慢速和蜡机 ， 60转筒速度 ， 熔化蜡饼； 慢速和蜡机， 70℃、搅拌速度 ℃ 搅拌速度30r/min，排除气泡 ，
3、粉料制备 、
粉料制备工艺
固相反应 配料、 反应煅烧（ 预烧温度： 配料 、 反应煅烧 （ 预烧温度 ： TG-DTA； 晶相鉴定 ； 粉 ； 晶相鉴定； 料性能-最多数径 中位径、平均粒径、标准偏差、偏度） 最多数径、 料性能 最多数径、中位径、平均粒径、标准偏差、偏度） 溶液法 制备金属盐溶液、溶液反应、固液分离（沉淀、 制备金属盐溶液 、 溶液反应 、 固液分离 （ 沉淀 、 沉淀物 干燥、低温煅烧） 干燥、低温煅烧） 溶胶-凝胶法 溶胶制备、凝胶形成、 凝胶法： 溶胶 凝胶法：溶胶制备、凝胶形成、低温煅烧 气相法 蒸气冷凝法：加热气化、 蒸气冷凝法：加热气化、急速冷却 气相反应法：热分解； 气相反应法：热分解；化学反应
1、原料及其加工工艺 、
原料粉碎 1
粉碎方法 用机械装置对原料进行撞击、 碾压、 磨擦， 用机械装置对原料进行撞击 、 碾压 、 磨擦 ， 使原 料破碎、 料破碎、圆滑 粉碎原理 能量转换过程：机械能→表面能、 能量转换过程：机械能→表面能、缺陷能 粉碎要求 效率高： 短期内达到预定的细度； 效率高 ： 短期内达到预定的细度 ； 或者达到某一 细度所消耗的能量少、 细度所消耗的能量少、时间短 避免混入杂质： 避免混入杂质：减少粉碎机械装置的杂质引入
助磨剂作用原理 粉碎机械的粉碎粒度极限 破碎后粉粒表面带有电荷、 偶极矩→ 聚合； 破碎后粉粒表面带有电荷 、 偶极矩 → 聚合 ； 比表 面增大、活性增强、表面吸附力增大→ 面增大、活性增强、表面吸附力增大→聚合 助磨剂屏蔽粉粒表面电荷的原理 助磨剂： 助磨剂：含极性官能团的有机液体 油酸CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH， 羧 例 ： 油酸 ， 基具有明显“ 极性，屏蔽负电荷，烷基朝外→ 基具有明显“+”极性，屏蔽负电荷，烷基朝外→ 削弱粉粒之间的相互作用力 助磨剂的作用：分散作用、润滑作用、 助磨剂的作用：分散作用、润滑作用、劈裂作用
陶瓷
24.22 2471
3、粉料制备 、
原料预处理
粉料的性能 高度活性、 高度活性、合成主晶相的微晶 原料煅烧 改变矿物结构、促进晶型转变、 改变矿物结构、促进晶型转变、改善工艺性能 熔块合成 合成主晶相： 合成主晶相 ： 减少烧结过程因为原料反应而造成的膨 收缩、 胀、收缩、气孔 完成多晶转变： 完成多晶转变 ： 减少烧结过程因为晶型转变产生的应 产品变形、 力→产品变形、开裂 促进原料混合均匀、反应彻底 促进原料混合均匀、
3、粉料制备 、
粉料的塑化 2
有机塑化剂的使用 防止还原作用 防止还原作用 有机粘合剂高温下有可能产生强还原性物质， 有机粘合剂高温下有可能产生强还原性物质 ， 对 陶瓷原料产生还原作用 用量适当 用量过多： 粘模具（ 压制成型） 用量过少： 用量过多 ： 粘模具 （ 压制成型 ） ； 用量过少 ： 坯 体开裂、分层（压制成型） 体开裂、分层（压制成型） 塑化剂用量：总质量的3%-10% 塑化剂用量：总质量的 控制挥发温度
1、原料及其加工工艺 、
原料分类
天然矿物原料：可塑性原料、 天然矿物原料：可塑性原料、脊性原料 化工原料 化学试剂分级 工业纯（ ） 工业纯（IR） Industrial Reagent 化学纯（ ） 化学纯（CP） Chemical Purity 分析纯（ ） 分析纯（AR） Analytical Reagent 光谱纯（ ） 光谱纯（GR） Guarateend Reagent 电子级原料 专用 98.0% 99.0% 99.5% 99.9%
3、粉料制备 、
粉料的塑化 1
塑化原因 获得可塑性 塑化途径 增塑剂：无机塑化剂、 增塑剂：无机塑化剂、有机塑化剂 有机塑化剂的组成 粘结剂：聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、 粘结剂：聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、羧甲基纤维素 增塑剂： 甘油、 乙二醇； 邻苯二甲酸二丁脂、 增塑剂 ： 甘油 、 乙二醇 ； 邻苯二甲酸二丁脂 、 癸二 酸二丁脂 溶剂： 有机醇、 溶剂：水、有机醇、环己酮
4、成型 、
流延法成型 2
4、成型 、
注浆成型
4、成型 、
热压铸成型 1
热压铸成型的粉料 熟料（煅烧过的料） 熟料（煅烧过的料） 含水量小于0.5% 含水量小于 热压铸成型的粘结剂 石蜡： 石蜡：50-55℃熔化、冷凝后体积收缩 ℃熔化、冷凝后体积收缩5%-7% 添加少量表面活性剂（硬脂酸、油酸、蜂 蜡……），增加铸浆的流动性 ）
3、粉料制备 、
粉料的造粒 1
造粒：磨得很细的粉料，干燥、加一定量的塑化剂→ 造粒 ： 磨得很细的粉料 ， 干燥 、 加一定量的塑化剂→ 流动性好、 流动性好、较粗的颗粒 造粒的原因 相对较大、较粗、 细粉粒 → 相对较大 、 较粗 、 较圆的粗颗粒 → 增加流动 性，有利于压制成型 造粒要求 粉体密度：愈大愈好，取决于塑化剂的性质和用量、 粉体密度： 愈大愈好， 取决于塑化剂的性质和用量、 造粒压强、 造粒压强、造粒次数 粉体形状：球状，流动性好、 粉体形状：球状，流动性好、工艺简单 粒度配合
4、成型 、
热压铸成型 3
4、成型 、
热压铸成型 4
铸浆性能的影响因素 铸浆的粘度、 铸浆的粘度、流动性 粘结剂含量大、 铸浆粘度小、 流动性好， 粘结剂含量大 、 铸浆粘度小 、 流动性好 ， 成型性 能好；收缩率、 能好；收缩率、气孔率增加 加入表面活性剂， 加入表面活性剂，提高铸浆的流动性 铸浆的可铸性 粘度小、流动性好、成型压力大， 粘度小、流动性好、成型压力大，可铸性好 铸浆的稳定性 粉料粒度大、粗颗粒多、密度大， 粉料粒度大、粗颗粒多、密度大，铸浆稳定性差
功能陶瓷的生产工艺过程
方必军 江苏工业学院材料科学与工程学院
1、原料及其加工工艺 、
新型陶瓷与传统陶瓷的区别
区 别 原材料 成 型 烧 成 加 工 性 能 用 途 传统陶瓷 天然矿物原料 可塑、注浆、 可塑、注浆、挤压 温度在1350℃以下，燃 ℃以下， 温度在 料以煤、油、气为主 料以煤、 一般不需加工 以外观效果为主 侧重力学性能 新型陶瓷 人工精制合成原料 干压、等静压、挤压、轧膜、 干压、等静压、挤压、轧膜、流 延、热压铸 结构陶瓷烧结温度很高 （1600℃），功能陶瓷需精确控 ℃），功能陶瓷需精确控 制温度， 制温度，燃料以电为主 切割、打孔、研磨、 切割、打孔、研磨、抛光等 以内在性能为主：耐磨、耐温、 以内在性能为主：耐磨、耐温、 耐腐蚀、 耐腐蚀、高强度及各种敏感性
4、成型 、
热压铸成型 5
热压铸成型工艺 压力303.98-506.63kPa 压力 铸浆温度65-90℃ ℃ 铸浆温度 模具温0-20℃ ℃ 模具温度 加压速度、压力持续时间 加压速度、 热压铸坯体的排胶工艺 热压铸成型坯体埋入疏松、 惰性的吸附剂之中， 热压铸成型坯体埋入疏松 、 惰性的吸附剂之中 ， 在高温下进行脱蜡
4、成型 、
等静压成型
4、成型 、
流延法成型 1
流延法成型浆料制备 细磨、煅烧的熟粉料→加入溶剂（ 抗凝聚剂、 除泡剂、 细磨 、 煅烧的熟粉料 → 加入溶剂 （ 抗凝聚剂 、 除泡剂 、 烧结促进剂） 粘结剂、增塑剂、润滑剂→ 烧结促进剂 ） 、 粘结剂 、 增塑剂 、 润滑剂 → 湿法混磨 真空除气→稳定、 →真空除气→稳定、流动性良好的浆料
2、配料计算 、
Pb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)O3配方计算
相对重 摩尔 摩尔 量 原料纯 百分 实际 原料 质量 度（A） ） x） 比（x） （W=x 含量 投量 （M） ） W） ） Pb3O4 PLZT La2O3 ZrO2 TiO2 96% 94% 98% 95% 685.60 325.80 123.22 79.90 0.91/3 0.09/2 0.65×1 0.35×1 207.97 62.89 6551 14.66 80.09 27.97 4.43 8.46 471 891