陶瓷注浆模具制作、泥浆性能、成型方法分析

陶瓷注浆模具制作、泥浆性能、成型方法
一、石膏模具
1、石膏的特性:
石膏是模型制作的主要原料，一般为白色粉状晶体，也
有灰色和淡红黄色等结晶体，属于单斜晶系，其主要成分是
硫酸钙，按其中结晶水的多少又分为二水石膏和无水石膏，
陶瓷工业制模生产应用一般为二水石膏，就是利用二水石膏
经过180摄氏度左右的低温煅烧失去部分结晶水后成为干粉状，又可吸收水而硬化的特点。

除天然石膏外，还有人工合
成石膏。

一般石膏调水搅拌均匀的凝固时间为2-8分钟，发热反应为5-8分钟，冷却后即成结实坚固的物体。

理论上石膏与水搅拌时进行化学反应需要的水量为
18.6%；在模型制作过程中，实际加水量比此数值大的多，
其目的是为了获得一定流动性的石膏浆以便浇注，同时能获
得表面光滑的模型；多余的水分在干燥后留下很多毛细气
孔，使石膏模型具有吸水性。

吸水率是石膏模型一个重要的参数，它直接影响注浆时
的成坯速度。

陶瓷用石膏模的吸水率一般在38-48%之间。

石膏粉放置在干燥的地方，使用时不要溅到水，石膏袋
子要干净，严防使用过的石膏残渣或其它杂物混入袋中。

2、石膏浆的调制:
（1）准备好盆和石膏粉；
（2）在盆中先加入适量的水，再慢慢把石膏粉沿盆边
撒入水中，一定要按照顺序先加水再加石膏。

（3）直到石膏粉冒出水面不再自然吸水沉陷，稍等片
刻，就用搅拌棒搅拌，要快速有力、用力均匀。

成糊状即可。

（4）石膏在调制时的比例为：水：石膏=1：1.4-1.8左右。

（5）注意挑除石膏浆里的硬块和杂质。

3、模型翻制操作:
常用的材料和工具有：钢锯条、锯条刀，直尺三角板、
毛刷、海绵、脱模剂等。

a、清理工作台，把石膏母模清理干净，在石膏母模上均匀涂抹脱模剂，一定注意各个部位必须均匀涂上，不能遗漏。

b、按顺序合模夹紧，并安放好各种模具内配件。

c、调制石膏浆，缓缓注入围好的空腔内，并不断搅动或震动石膏浆，使气泡排出，直至注满母模。

d、静置一段时间，等石膏发热固化后，可开模，如不
容易打开，可以用轻敲、气冲、水冲泡等方法打开。

e、每块模具做完，都要及时用钢锯条刮平修整，模具子口要吻合。

f、做好的模具要烘干后用，烘干时温度不得高于60摄氏度，以免模具粉化报废。

注意：整个制作模具的过程要求胆大心细，必须牢记涂
抹脱模剂、开牙口、刮平。

要求模具整体光滑，表面平整，
内部光洁，不允许有飞棱和毛边。

二、注浆泥浆的质量要求
1. 细度
有恰当的细度并有一定的颗粒级配，泥浆细度是涉及泥
浆流动性、制品收缩、高温液相、产品吸水率等的重要因素。

它将会影响泥浆的悬浮性、渗透性及坯体的抗折强度，注浆
成型所要求的泥浆细度比较严格。

泥浆细度过粗，抗折强度
低，造成较多的半成品破损，加工性能差。

待别是双面吃浆
产品及立浇座便器等在双面吃浆部位，易造成接触不实，分
层而在烧成中出现分层或凸起等现象，同时在烧成过程中，
颗粒间接触面少，瓷化不完全，产品吸水率大，易出现风惊、炸裂。

泥浆细度的控制，首先是入磨前控制硬质原料的粒度。

它不仅影响到球磨的时间，而且影响到球磨后泥浆中的颗粒
级配。

目前我国在卫生陶瓷的实际生产中，对粒度的控制普通
用万孔筛（250目）筛余来表示。

其实是不科学的。

因为我
们从有关资料及实践中得知，卫生陶瓷泥浆中350目筛筛余量在５-１０％，小于１０微米颗粒占４４-５５％的泥浆性能优良。

为达此目的，一方面要从配方上着手，另一方面要
设法控制球磨前硬质原料粒度。

对泥浆粒度的检验也应按上
述方法进行。

这对泥浆性能的稳定较有好处。

2.水分
在保证流动性及成型性能的前提下,水分越少越好,通常为28%～35%，生产上习惯用控制泥浆密度来控制含水率，
泥浆密度一般为 1.65～1.85g/cm3，一般小件制品可取下限，而大件制取其上限。

3.流动性
泥浆的流动性要好，保证注浆时泥浆能充满整个模型。

生产上习惯用控制相对粘度即流动度来控制流动性。

要求涂
-4粘度计30s，陈腐后达到45s左右，相对粘度主要与泥浆的含水率和稀释用电解质的种类和数量有关，生产上通过加
入电解质来获得含水率低、流动性好的浓泥浆。

4.触变性
用稠化度来衡量,它等于100ml泥浆在恩氏粘度计中静置30min后流出时间与静置30s后流出时间的比值。

一般希望泥浆稠化度较小，以便于管道输送又能保证成坯。

触变性
是指泥浆在静止时粘性会增加，一经搅拌或振动，稠化的泥
浆又获得流动性，如再恢复静止状态，则又重新稠化，这种
可逆变化的性能称为触变性。

泥浆的触变性主要来源于黏土
性能及杂质的我少，触变性的测定方法，一般都有是测定两
次流动时间，一次是搅拌后静止一分钟的流动时间a，一次
是静止30分钟后的流动时间b，b/a叫做厚化系数。

稍有触变性的泥浆，坯体的加工性能要好些。

如果触变性太强，会
使泥浆漏浆困难,排浆性不好，坯体还会出现糖心，易变形，
模型的狭窄部位容易出现存浆裂，同时给操作带来困难,根据有关资料介绍及证明肥复实践。

5.悬浮性
浆料中的固体颗粒能较长时间呈悬浮状态,这样便于泥浆的输送及贮存,在成型过程中也不易分层。

6.、泥浆的真空处理
泥浆在制备、储存和输送过程中，难免会混入一定数量
的空气。

为了使制品表面光洁平具有较高的机械强度、良好
的物理性能，在浇注前一般要对泥浆进行真空脱气处理，
另外泥浆经真空脱气处理后还可以改善其流动性。

在盛满泥
浆的封闭式浆塔中，先用压缩空气进行搅拌，作用是使泥浆
的组合成均匀并保持悬浮状态，减少分层现象，并使电解质
的作用更加完全。

在搅拌过程中有一些细小的气泡可以随同
压缩空气溢出，但是有大部分气体仍残留在泥浆中。

如果不
使用真空脱气处理，泥浆中的大量气体就无法排除这样就容
易使坯体产生气泡、棕眼等缺陷。

为保证制品的质量，应进
行真空脱气处理，根据资料介绍，利用真空脱气装置，将50升泥浆经真空处理10-15分钟，可使干坯及制品的强度提高
15-20％。

实践证明，通常要用700-720mmHg的真空度进行
脱气并保持一定时间，才能起到真空脱气的作用，从而使干
坯及制品的强度提高。

三、注浆料的制备流程及选择
注浆料的制备流程大致与可塑料制备流程中泥浆压滤
前的流程相似。

所不同的是注浆料中必须加入电解质以稀释
泥浆，获得流动性好、含水率低的浓泥浆。

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ζ电位。

胶粒的ζ电位大，则胶粒间
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。

ζ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ζ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ζ电位减小，泥浆发生絮凝。

四、注浆成型操作:
注浆成型主要是利用石膏模具吸收水分的特性，使泥浆
吸附在模具壁上而形成均匀的泥层，在一定时间内达到所需
的厚度，再倾倒出多余的泥浆，在模具中的其余泥层水分继
续受石膏模具吸收而逐渐硬化，经干燥并产生体积收缩与模
具脱离，即获得完好的粗坯。

(1)模具的准备和清理包括：按标准对新模型进行检查，模
型内表面有油污及残缺的地方必须清除干净，新模型的水分
一般为6—8％，但形状复杂小而薄的可以高一些，反之则可低一些，最低不小于4％；模型的烘干，一般控制在室温28～35℃温度，防止因干燥不均而使制品变形：使用前要将模型
上附着的灰土等杂质清除干净，使模型能对合严实以避免跑
浆漏泥；增强坯体在模型上的附着力，有利于防止杂质对坯
体造成污染。

(2)对模型吃浆面根据脱模情况刷模，分刷滑石粉和刷水
（包括清水和泥浆水）。

当脱模困难时刷滑石粉，用细纱布
包裹滑石粉在吃浆面上轻轻拍打；如脱模时发现模具不挂
坯，则可少刷滑石粉或者不刷滑石粉，不刷滑石粉仍不挂坯
的就要用清水或者泥浆水擦模。

(3)正确进行组装对已处理好需要组合使用的模型，对正合严、夹紧、塞紧注浆管和微气压管准备注浆。

(4)泥浆要做到浆内无泥块、杂质，不可随意加水。

经真空
滤气后打入注浆管道。

(5)将泥浆轻缓地注满模型，应避免“泥浆冲击”造成斑点、圈纹等缺陷。

(6)使用试验浇注杯，判断正确的放浆浆时间，从而达到要
求的浇注件厚度。

(7)回浆时应预先敞开气孔，避免“抽吸”现象。

目前有三
种空浆方法：自然压力回浆，即利用管道的坡度，将放出的
泥浆在自然压力下流回泥浆池；利用泥浆泵，通过回浆管道，将管道及模型里多余的泥浆抽回泥浆池，这种方法往往因管
道漏气影响效果；气压回浆，即利用注浆线上的微压气管打
入压缩空气，压出泥浆，回浆压力控制在0.01－0.015Mpa。

(8)判断脱模所要求达到的固化程度(巩固时间)。

太早，注件会塌下来：太迟，注件收缩并且在受到模子束缚的地方会
自行裂开，造成废品。

一般此过程约为吃浆时间的一半。

(9)脱模时坯体的含水率约在19％～20％，一般看模具注浆口与坯体分离0.5-1毫米时，即可逆合模顺序开模，小心取
出坯体。

较软的注件在脱模时不变形，必须具有高超的技艺
才能达到，
(10)在脱模以后用泥浆和泥钉修补较小的裂隙。

卫生陶瓷
坯体修粘时的含水率一般为15％～17％零件坯体比主坯体
的含水率可稍低2％～3％，以避免因收缩不均而开裂(一般零件坯比主坯收缩快)，如水嘴碎裂可参考此法。

(11) 判断正确的切嘴条件。

坯体太软，注件会变形：太硬，会有碎裂的危险。

刀子的设计和磨利。

避免撕裂的切割技术。

(12) 工作过程中保持环境清洁，避免坯体受到污染。

(13) 特别在搬动大件坯体时，不损伤坯体。

这需要正确的
工作姿势、技术和力量。