陶瓷成型工艺原理及方法

干压成型设备
注浆成型
(1)石膏模注浆成型 利用石膏吸水性的一种成形方法。其过程： (水＋粉料)倒入事先制作
好、吸水性很强的石膏模中，浆料中之水分向石膏模壁渗透，因而浆料 便沿石膏模壁固化。到一定厚度后，可倾出剩余浆料。
对注浆成型所用的料浆，必须具备以下性能： 流动性和稳定性好(不易分层和沉淀)、触变性要小、含水量尽
加压方式与压力分布
单向加压 一端加压，受压面密度大，未加压端密度小
双向加压：坯体两边受压，两端密度大，中间密度小 改进的双向加压：
(1) 先上加压，后下加压 (2) 加润滑剂并造粒
模压成型工艺参数控制及特点
➢ 成型压力 取决于坯体的形状、高度、粘合剂种类与用量、粉体的流动性、
坯体的致密度 ➢ 加压速度与保压时间
从工艺上来讲，根据坯料的性能和含水量的不同，陶瓷的成型方 法可分为三类：注浆成型、可塑成型和压制成型
成型 方法
成型方法分类
注浆成型法
热法（热压铸法）：钢模
冷法
常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆
石膏模
坯料含水量 30%~40%
有模 可塑成型法 无模
坯料含水量18%~26%
干压成型法：使用钢模，坯料含水量6%~8% 等静压成型法：使用橡皮模，坯料含水量1.5%~3%
4. 加热装置
5.9阀门
6. 活塞
7. 模具
8. 温度计
10.脚控踏板 11. 压缩空气进口
蜡浆制备
熟瓷粉 石蜡 硬脂酸
预热
60~80℃
熔化
12成腊饼存放
要点1: 热压铸成型必须用熟料，目的: (1) 保证铸浆有良好的 流动性；(2) 减少坯体的收缩率和变形。 要点2: 石蜡是亲油而憎水的, 而瓷粉与油之间缺乏很大的亲和 力，需加入硬脂酸或油酸一类两性物质。
成型工艺原理及方法(1)
成形方法分类与选择 模压成型、注浆成型、塑性成型原理及工艺 浆料原位固化成型技术 薄型陶瓷膜片成型 计算机辅助无膜成型技术原理
成型方法分类及选择
成型是将制备好的坯料，用各种不同的方法制成具有一定形状 和尺寸的坯体(生坯)的过程
成型需满足的要求： ➢ 坯体符合产品要求的生坯形状和尺寸(考虑收缩) ➢ 坯体应具有相当的机械强度，便于后续工作的操作 ➢ 坯体结构均匀，具有一定的致密度 ➢ 成型过程适合于多、快、好、省的组织生产
CH3 − (CH2 )7 − CH = CH − (CH2 )7 − COOH 油酸
CH3-(CH2)16-COOH 硬脂酸 表面活性剂的用量一般约为0.1~1%重量之间 石蜡的用量在6~12%之间 高温脱腊
— 蜡坯直接进入窑炉烧结，会导致蜡浆流失、挥发、燃 烧，瓷料将失去支持粘结而解体，不能保持原有形状
(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
模压成型
成型原理：将经过造粒、流动性好、颗粒级配合适粉料，装入模具 内，通过施加外压力，使粉料压制成一定的坯体。
造粒粉的制备工艺：在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成颗粒 较粗、具有一定颗粒级配、流动性的团粒(一般20~80目)，以利于先 进陶瓷坯体的压制成型 (1)手工造粒法：实验室 (2)加压造粒法：塑化剂混合均匀，在液压机上用压模以18~25MPa
— 高温脱蜡，将蜡坯埋入疏松、惰性的保护粉粒中(高温 煅烧料) 进行排蜡
— 通常排蜡温度900-1100℃左右
热压铸工艺优缺点
优点 —适用于矿物原料、氧化物、氮化物等多种原料成型 —对于外型复杂、精密度高的中小型元件特别适合 —操作简易、劳动强度不大，生产效率高 热压铸是各种复杂电子陶瓷元件的主要成型工艺
➢ 强度的变化：第一阶段压力较低，颗粒间接触面积较小，所以强 度不大。第二阶段成型压力增加，颗粒位移、填充孔隙、颗粒发 生弹-塑性变形，颗粒间接触面积大大增加，出现原子间力的相互 作用，因此强度呈直线提高。压力继续增大至第三阶段，坯体密 度和孔隙变化不明显，强度变化也比较平坦。
➢ 坯体中压力的分布：最大问题是压力分布不均匀，即不同部位受 到的压力不等，因而导致坯体各部分的密度出现差别。
的压力保压1min，压成圆饼，破碎过筛 (3)喷雾干燥造粒法：将混有适量塑化剂的粉料预先做成浆料，再
用喷雾器喷入造粒塔进行雾化和热风干燥 (4)冻结干燥法：将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中，液体立
即冻结，冻结物在低温减压条件下升华，脱水后热分解，得成型坯料
压制过程坯体的变化
➢ 密度的变化：加压第一阶段，坯体密度急剧增加；第二阶段，当 压力继续增加时，坯体密度增加缓慢，后期几乎无变化；第三阶 段，当压力超过某一数值后，坯体的密度又随压力增高而加大。
加压快、保压时间短，坯体中气体不容易排出，压力未传递到应 有的深度，压力不均匀；加压慢、保压时间长，效率低 ➢ 模型成型特点
优点：工艺简单、容易实现机械化自动化生产；坯体密实、烧结 收缩小，机械、抗电击穿强度较高
缺点：必须具备一定功率P的加压设备；模具成本高，且磨损大， 需经常更换；具有明显的各向异性，影响其坯体的均匀性。目前主要 用于圆片、薄片状电子元件
可能少、渗透性要好、脱模性要好、尽可能不含气泡 注浆成型特点
优点: 技术简单、成本低、适用各种复杂坯体； 缺点: 自动化程度低，强度差、收缩大、形变显著 注浆成型改进 压力注浆：外加压力代替毛细管力，控制注浆厚度 真空注浆：模具周围被抽真空(1bar) 离心注浆：被旋转的模具可保证浆料完全填满模腔 超声注浆：增加密度或改善触变性浆料的流变行为，有利于促进气泡
排除，改善均匀性
(2) 热压铸成型
工艺原理: 将煅烧过的熟瓷粉和石蜡等制成之蜡块熔化，后在压 缩空气的作用之下，使之迅速充满模具各个部分，保压冷凝，便 可脱模获得腊坯体。在惰性粉粒的保护之下，将蜡坯进行高温排 蜡，清除保护粉粒后得半熟的坯体
右图为热压铸机示意图
1. 工作台
2. 热油浴锅
3. 腊浆桶
成型方法的选择
(1) 产品的形状、大小、厚薄。一般形状复杂、大件、薄壁产品 ，可采用注浆成型法。而具有简单回转体形状的器皿则采用旋压或 滚压成型
(2) 坯料的工艺性能。可塑性好的坯料适用于可塑成型，可塑性 差的坯料适用注浆或干压成型。
(3) 产品的产量和质量要求。产量大的产品可采用可塑成型，产 量小的产品可采用注浆成型。