2陶瓷成型技术

光纤接头
光纤连接器生产制造的关键是其中的氧化锆陶瓷套圈规格 1.5cmΧф2.5mm，为精确传递讯号其制造精度要求相当 高 单模态其中心轴偏心量必需小于0.7μ m， 多模态偏心量也必须小于2.0μ m。
其用量大致为连接器1个、一条跳接线需要2个，此外在 光收发器上也需要套圈，在光纤到家的发展中，各种设备 的连接，对于套圈需求量之大可想而知。 陶瓷套圈Ferrule占连接器整体成本高达50％， 因此，掌握其生产制造技术就成为光连接器产品的重中之 重。
浆料成型
浆料含水量或其它溶剂≤38％
泥团成型
粉料成型
泥料含水量或其它溶剂≤26％
粉料含水量或其它溶剂≤8％
选择成型方法最基本的依据
产品的形状、大小和厚薄等。一般情况下，简单的回转
体宜用可塑法中的滚压法或旋压法；大件且薄壁产品可 用注浆法；板状和扁平状产品，宜用压制法。 坯料的工艺性能。可塑性能良好的坯料宜用可塑法；可 塑性能较差的坯料可选择注浆法或压制法。 产品的产量和质量要求。产量大宜用可塑法或压制法， 产量小可用注浆法；产品尺寸要求高时用压制法，产尺 寸规格要求不高时用注浆法或手工可塑成型。 成型设备易操作，操作强度小，操作条件好，并便于与 前后工序联动化或自动化。 技术指标高，经济效益好。
排蜡和素烧
出 钵
成 品
烧 成
吹 灰
扫除吸附剂
油酸（C17H33COOH）
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
亲油基团
亲水基团
排蜡升温制度
40~100℃ 10℃ /h 100~180℃ 10℃ /h 100~260℃ 10℃ /h 260~300℃ 10℃ /h 300~400℃ 10℃ /h 400~500℃ 15℃ /h 500~1050℃ 50℃ /h 1050℃ 100℃ 180℃ 260℃ 300℃ 300℃ 保温2h 保温4h 保温4h 保温3h 保温2h
凝胶铸模成型工艺特点
成形坯体强度高，可机械加工成形状复杂 的部件20MPa～40 MPa ； 有机物含量少，排胶较易； 净尺寸成型，表面光洁，可避免或减少烧 成后的加工； 陶瓷浆料具有很高的固相体积分数，一般 大于50vol%； 由于陶瓷颗粒原位凝固，成形坯体内部均 匀，缺陷少，保证烧结后材料的高可靠性。
轮碾 水冷
辊扎、
喷雾干燥造粒
泥浆在高压力作用下，通入热空气的干燥塔内雾化成细滴， 与热空气进行换热传质，瞬时完成干燥而成颗粒状粉料。 1865年美国的Lamant申请了专利，早期应用在医药、食品、 化工、染料等领域。 20世纪50年代初开始在陶瓷工业中应用。我国在20世纪60年 代初才开始研究应用，70年代初咸阳陶瓷研究设计院、咸阳 陶瓷厂、西北建筑设计院、沈阳陶瓷厂等先后研制投产了一批 喷雾干燥器。1980年代初，咸阳陶瓷研究设计院、华南理工 大学等单位联合设计了一个系列化产品， 我国： 气流、机械及机电一体的雾化器 ，每小时处理量45t水。 杭州、西宁、无锡、靖江等专业的雾化器制造厂。离心式喷雾 干燥器每小时处理量从几千克到几十吨系列化机型。
金属材料
熔融---浇注成型；煅打或切割成型 配料、混合---成型---烧成
高分子材料
熔融---注模成型
陶瓷成型技术
The molding technology of ceramic materials
干 法
湿 法
陶瓷成型技术
The molding technology of ceramic materials
喷雾干燥设备的构成
(1)泥浆输送、供给、雾化系统——有筛网、柱塞泵、 管道、 喷嘴等。 (2)热风发生、输送系统——热风炉、配风机、管道、 分风器等。 (3)干燥系统——干燥塔。 (4)粉料收集系统——干粉收集装置、筛分装置、提 升装置等。 (5)尾气净化系统——旋风除尘器、袋式除尘器
喷雾干燥设备示意图
全自动滚压成型设备
旋压成型
主要利用作 旋转运动的 石膏模与只 能上下运动 的样板刀来 成型。
车坯成型
车坯成型适用于外形复 杂的园柱状产品，如园 柱形的套管、棒形支柱 和棒形悬式绝缘子的成 型。根据坯泥加工时装 置的方式不同，车坯成 型分为立车和横车。根 据所用泥料的含水率不 同，又分为干车和湿车。
浆料的分散与悬浮原理
静电排斥稳定DLVO 理论 空间位阻稳定机理 静电稳定机理
分散剂 pH值
二、泥团成型
滚压成型 旋压成型 车坯成型 雕塑、印坯与拉坯成型等 挤压成型 注射成型 轧膜成型
滚压成型
盛放泥料的模型和滚头分别绕自己轴线以一定 速度同方向旋转。滚头一面旋转一面逐渐靠近 盛放泥料的模型,并对坯泥进行“滚”和“压” 而成型。
湿法立车
拉坯、印坯与雕塑成型
塑压成型
挤压成型
采用真空练泥机、螺旋或活塞式挤坯机， 将可塑料团挤压向前，经过机嘴定型，达 到制品所要求的形状。陶管、劈离砖、辊 棒和热电偶套管等管状、棒状、断面和中 孔一致的产品，均可采用挤压成型。坯体 的外形由挤压机机头内部形状所决定，坯 体的长度根据尺寸要求进行切割。挤压成 型便于与前后工序联动，实现自动化生产。
粘接剂 热塑性树脂
聚乙烯、聚苯乙烯、 聚丙烯，微晶石蜡 加入量为10～30wt％
高密度
95%~99%理论密度；无成分偏析现象 锁模力为40-3000KN 注射压力1800kg/cm2
高表面光洁度 材质适用范围广 形状复杂零部件 高效
+/-0.1%~0.5%，一次性可达Ra3.2 难熔，难铸和难加工材料 大小通常为0.1~100g 大批量、降低成本
流延成形原理
陶瓷粉未 （烧结助剂） 溶剂 粘结剂 一次球磨 二次球磨 分散剂 塑化剂
消除气泡
流延成型 干燥 排胶 烧结
质量控制
流延陶瓷粉体要求
陶瓷粉体的化学组成和特性:瘠性 陶瓷粉体的颗粒尺寸最好在1～4μm 之间， 比表面积2～5m2/g 之间。 陶瓷粉体中少有硬团聚。
流延产品

工艺流程

单体AM：丙烯酰胺 交联剂MBAM ：亚甲基双丙烯酸胺 分散剂：小、大分子电解质非电解质 引发剂：过硫酸铵 催化剂：四甲基乙二胺TEMED
链引发反应
初级自由基M·
单体自由基M·
链增长反应
单体
链终止反应
浆料成型的共同难点
高固相、低粘度浆料的分散与稳定悬浮。
注射成型
脱脂问题
轧膜成型
1、料 2、钢辊
轧膜成型
冲 片
封装
轧膜成型的特点
成型过程中兼有练泥的作用； 轧制过程中膜片两面受压，厚度方向致密均匀。但较厚 膜片则中间部分致密度较差； 可获得预期厚度的膜片； 膜片在宽度方向上没有受压力，当它由厚变薄时向四周 延展往往在边缘造成开裂； 膜片密度分布不均匀，沿膜片轧制前进方向致密，垂直 方向致密度较差，因此烧成收缩率不同，前者小后者大； 适于生产1mm以下的薄片状制品。对于要求厚度在 0.08mm以下的超薄片，轧膜成型是很难轧制的，质量也 难以控制。
一、浆料成型
注浆The casting 热压铸 流延Tape casting 凝胶注模Gel - Casting
注浆成型
注浆成形是基于石膏模（或多孔模）能吸 收水分的特性。 泥浆注浆过程实质上是通过石膏模的毛细 管吸力从泥浆中吸取水分因而在模壁上形 成泥层。 注浆的基本方法可分为单面注浆与双面注 浆 。
陶瓷成型技术
景德镇陶瓷学院 石 棋
陶瓷定义
以天然、化工原料制备的 以陶瓷生产工艺制备的 满足日常生活、科技等需要的石状制品
陶瓷生产工艺：配料----成型----烧成
通过一定的方法或手段，迫使坯料发生形 变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过 程称谓成型。
成形的目的
生坯形状和尺寸；以产品图纸和产品样品为依 据时，生坯尺寸是根据坯料的收缩率放尺计算 后的尺寸。 坯体的机械强度，以适应后续工序的操作。 坯体结构均匀，具有一定的致密度。 成型适应生产组合，尽可能与前后工序联动。
保温3h 共72h
热压铸成型的特点
适用于以矿物原料、氧化物、氮化物等为
原料的新型陶瓷或其它瘠性坯料的成型； 外形复杂、精密度高的中小制品适宜。 设备不复杂，模具磨损小，操作方便，生 产效率高。 缺点：工序较复杂、长、能耗大、制品致 密度一般，不宜制作壁薄大而长的产品。
流延
流延成形法（Tape casting） 也称括刀成形法（ doctor blading 或knifecoating 生产单层电容器和多层陶瓷 基片的支柱技术，也是生产 电子元器件的必要技术。 此外，流延成型技术还可以 用于造纸、塑料和涂料等行 业。 该工艺是由Glenn N. Howatt 于1947 年首次提出并于1952 年获得专利。
三、粉料成型
干压成型 粉料成 型方法
湿法等静压成型
单面加压
双面加压
等静压成型
干袋等静压成型
干压成型
单面加压
双面加压
复合模
干压成型
利用外部机械压力，使具有 一定可塑性的泥料压缩并形成具 有一定尺寸、形状和强度的坯体 的成型方法。
干压成型的问题
适用于简单形状 密度不均匀
双面加压
单面加压
20μm 厚
凝胶注模
陶瓷浆料原位凝固成型技术

凝胶铸成型 直接凝固成型 温度诱导絮凝成型 高分子凝胶注模成型等
凝胶注模成型( Gel - Casting)
首先将陶瓷粉体分散于含有有机单体和 交联剂的水溶液或非水溶液中, 室温下 制备出稳定分散的低粘度高固相体积分 数的浓悬浮体( >50 %) ，然后加入引发 剂和催化剂，将除过气的浓悬浮体注入 非孔模具中，在一定温度下，引发有机 单体聚合，浓悬浮体粘度剧增，从而导 致原位凝固成形、经较长时间的低温干 燥后得到密度高、均匀性好、强度高且 可进行机加工的坯体。
陶瓷成型追求的目标
最高密度 最均匀密度
成型需要粉料间的结合力来源？
常温结合力： 氢键、粘附、吸附、 机械绞合 高温结合力： 颈部粘连、晶界结合 力、液相粘连
材料的制备方法
材料 无机非 金属材 料 陶瓷 水泥 玻璃 制备工艺 配料、粉磨---成型---烧成 配料、粉磨---煅烧---粉磨 熔融---高温成型

燃油热风炉
燃煤热风
炉
液压隔膜 计量泵
0.32～25Mpa
柱塞式计 量泵 0.32～ 50Mpa

喷雾干燥用喷嘴
袋式除尘器

对烟气中二氧化硫的控制使粉尘比电阻上升
架桥问题
真颗粒表面粗糙， 磨擦系数大，难 滑移 大小不一，自然 堆积形成高强度 架桥
粉料的流动性
自然休止角
粉料与模壁间的磨擦
造粒
将粉料制成团粒的过程
造粒方法
传统造粒 喷雾造粒
传统造粒方法
第一步：干燥 使含水22%~24%的泥饼成为含水为5%~8%干 燥泥饼。 地坑干燥 在烟道上覆盖薄板， 50mm泥饼散摊在其上，勤 翻动结构简单，投资低； 余热干燥 将窑炉冷却带的热风抽送进干燥室内； 链板干燥 练泥机挤出(20mm×(5~10)mm)泥饼在链板80℃热 交换。 第二步：造粒(打粉)干燥泥饼、段粉碎到成型时所需的颗粒料 轮碾造粒干燥后的泥料→轮碾机碾压→刮板→过筛→送陈腐 锤击式打粉干燥后的泥料→锤击粉碎机破碎→过筛→送陈腐 辊筒式造粒 干燥后的泥料→辊筒辊压→过筛→送陈腐
单面注浆
双面注浆
压力注浆 离心注浆
热压铸
热压铸工艺是在粉料中，加入石蜡、油酸、 蜂蜡等，加热混合成浆，在一定的温度压 力下铸入钢模中，冷凝成形，脱蜡烧成。
热压铸工艺流程
油酸
瓷粉和瓷球
球磨机
蜡饼备用 吸附剂Al2O3
干
磨
过
筛
称 量
干 燥
化浆搅拌
和蜡搅拌
投入铝锅
wenku.baidu.com热压铸成型
蜡 坯
装 钵
挤坯机机头示意图
劈离砖成型 模具的示意图
传统可塑性成型方法的总结
利用粘土可塑 性、结合力
经典配方： 长石+高岭+石英
图 泥团的应力应变曲线
塑化
注射成型
金属、陶瓷粉末、粘接剂或塑料母粒→混炼→注射成型→ 脱除粘接剂→烧结→深加工（根据需要）→检验→成品
注射机结构示意图
注射成型（注塑成型）