第四章工業(yè)陶瓷及其加工技術第四章工業(yè)陶瓷及其加工技術1陶瓷——火與土凝結的藝術陶瓷2產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件3陶瓷定義“陶瓷”這一名詞源自古代希臘的“燒物”，它意味著陶器是經焙燒而賦予其強度的材料，即陶瓷被定義為“經高溫熱處理工藝所合成的非金屬無機材料”。目前，陶瓷為所有無機非金屬材料的簡稱。陶瓷材料也常稱為硅酸鹽材料。全面的定義為：陶瓷是用天然或人工合成的粉狀化合物，經過成型和高溫燒結制成的、由金屬元素和非金屬元素的無機化合物構成的多相固體材料，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、磚瓦、耐火材料等人造無機非金屬材料。近20年來，陶瓷材料有巨大的發(fā)展，許多新型陶瓷的成分遠超出硅酸鹽的范疇，陶瓷的性能面臨重大的突破，陶瓷的應用已滲透到各類工業(yè)、各種工程和各個技術領域。

陶瓷定義“陶瓷”這一名詞源自古代希臘的“燒物”，它意味著陶器4一、成份和特點二、分類三、性質四、陶瓷制品五、陶瓷的制造六、陶瓷的表面裝飾技術主要內容一、成份和特點主要內容5一、成份和特點傳統(tǒng)意義的陶瓷主要指：陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、（硅酸鹽類材料）磚瓦等。（用粘土、石灰石、長石、石英等天然硅酸鹽類礦物制成）現(xiàn)今意義上的陶瓷：變化巨大，許多新型陶瓷已經遠遠超出了硅酸鹽的范疇，是各種無機非金屬材料的通稱。一、成份和特點傳統(tǒng)意義的陶瓷主要指：6一、成份和特點陶瓷材料是由天然礦物質和人造化合物混合后，經磨細、成型、燒結等工藝制成的?；瘜W成分：金屬元素和非金屬元素構成的簡單化合物；或復雜的多項固體混合物。結構組織：離子晶體（大多）或共價晶體（較少）與含量不等的玻璃相和氣孔。一般特點：耐高溫、耐磨等。但受配方、成型工藝條件（影響陶瓷晶粒的大小、晶界形狀、氣孔大小及分布、組織均勻性等）等的影響。一、成份和特點陶瓷材料是由天然礦物質和人造化合物混合后，經磨7二、分類陶瓷普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）日用、建筑、絕緣、化工、多孔陶瓷等特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）按性能分類：高強度、高溫、耐磨、耐酸、壓電、電介質、電光和光學、半導體、磁性、生物、導電、結構、超導、快離子導體陶瓷等；按化學組成分類：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、復合陶瓷（如氧氮化硅鋁陶瓷等）、金屬陶瓷、纖維增強陶瓷二、分類陶瓷8陶瓷新型陶瓷傳統(tǒng)陶瓷種類

傳統(tǒng)陶瓷

新型陶瓷

原料天然礦物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物兩大類）成型注漿、可塑成型為主注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、流延、等靜壓成型為主燒結溫度一般在1350℃以下，燃料以煤、油、氣為主結構陶瓷常需1600℃左右高溫燒結，功能陶瓷需精確控制燒結溫度，燃料以電、氣、油為主加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和拋光性能以外觀效果為主

以內在質量為主，常呈現(xiàn)耐溫、耐磨、耐腐蝕和各種敏感特性用途炊、餐具、陳設品

主要用于宇航、能源、冶金、交通、電子、家電等行業(yè)傳統(tǒng)陶瓷與現(xiàn)代陶瓷的對比陶瓷新型陶瓷傳統(tǒng)陶瓷種類傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷原料天然礦物9新型陶瓷原料氧化鋁氧化鋯炭化硅氮化硅優(yōu)點:高強度、耐高溫、耐腐蝕或各種敏感特性；原料易于制備、產品附加值高、應用廣。新型陶瓷原料氧化鋁優(yōu)點:10產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件11產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件12產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件13產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件14鈉長石質瓷精陶鈉長石質瓷精陶15產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件16釉及其分類釉是指附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質層。它具有與玻璃相似的某些物理與化學性質，但二者并不完全相同。釉在溶化時必須很粘稠而不流動，才能保證在燒成時保持它原有的表面而不會流走，且能在直立的表面上不致下墜。某些藝術釉例外，如流動釉等，它們在燒成時反倒應該具有較大流動性。陶瓷施釉的目的在于改善坯體的表面性能，提高力學強度。釉及其分類釉是指附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質層。17陶瓷的釉料應有下列性質：（1）釉料必須在坯體燒結溫度下成熟；（2）釉料的組成要選擇適當；（3）釉料在高溫溶化后，要具有適當?shù)恼扯群捅砻鎻埩Γ唬?）釉層質地堅硬，不易磕破或磨損。釉及其分類陶瓷的釉料應有下列性質：釉及其分類18產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件19釉的分類釉的分類20三、陶瓷的性質用途不同,其性能的突出要求不一樣。例如：日用陶瓷強調白度與強度；電瓷要求提高絕緣性；機電工程結構材料用陶瓷,強調綜合性能（機械強度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦及硬度）；功能陶瓷在電、磁、光、聲、熱、力等方面應有特殊功能；化工陶瓷應有高耐腐蝕性,耐腐蝕、機械強度、抗沖擊強度和耐溫度驟變。三、陶瓷的性質用途不同,其性能的突出要求不一樣。21（1）光學性質白度

白度指陶瓷材料對白光的反射能力。透光度

透光度是指瓷器允許可見透光的程度。常用透過瓷片的光強度與入射在瓷片上的光強度之比來表示?？赏腹獬潭扰c厚度、配料、燒制及顯微結構有關。光澤度

光澤度指陶瓷器表面對可見光的反射能力。光澤度決定于瓷器表面的平坦與光滑程度（光潔度）。（1）光學性質白度22（2）力學性質陶瓷材料最突出的缺點是脆弱，在外力的作用下不發(fā)生顯著的塑性變形即產生破壞抗壓強度很高，但是稍受外力沖擊便發(fā)生脆裂，這使陶瓷材料的應用受到局限；陶瓷材料的硬度很高，有些陶瓷具有超硬的特點，用作刀具材料。新型工業(yè)陶瓷有所改善。（2）力學性質陶瓷材料最突出的缺點是脆弱，在外力的作用下不發(fā)23（3）獨特的物理化學性能陶瓷材料耐高溫，是電和熱的不良導體，能承受外界溫度急劇變化而不損壞。具有良好的耐酸能力，能耐有機酸和無機酸及鹽的侵蝕，但是抵抗堿的侵能力較弱。

（3）獨特的物理化學性能陶瓷材料耐高溫，是電和熱的不良導體24（4）氣孔率與吸水率氣孔率是指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品體積的百分比。氣孔率的高低和密度的大小是鑒別和區(qū)分各種陶瓷的重要標志。吸水率則反應陶瓷制品燒結后的致密程度，隨著陶瓷制品的用途不同而異。

（4）氣孔率與吸水率氣孔率是指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品體25四、陶瓷制品1．日用器皿和瓷器一般具有良好的光澤度、透明度,熱穩(wěn)定性和機械強度較高。日用陶瓷通常分四大類（根據(jù)瓷質）：長石質瓷：是國內外常用的日用瓷,也可作一般工業(yè)瓷制品；絹云母質瓷：是我國的傳統(tǒng)日用瓷；骨質瓷：近些年來得到廣泛應用,主要作高級日用瓷制品；滑石質瓷：我國發(fā)展的綜合性能較好的新型高質日用瓷高石英質日用瓷（最近幾年我國研制成功）：石英質量分數(shù)在40%以上,具有瓷質細膩、色調柔和、透光度好、機械強度和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。四、陶瓷制品1．日用器皿和瓷器26四、陶瓷制品2．普通工業(yè)用瓷有石器和精陶，炻器是介于陶器和瓷器之間的一種陶瓷（如水缸、沙鍋）。工業(yè)陶瓷按用途可分：建筑衛(wèi)生瓷：用于裝鉗板、衛(wèi)生間裝置及器具等,通常尺寸較大,要求強度和熱穩(wěn)定性好；電工瓷：主要指電器絕緣用瓷,也叫高壓陶瓷,要求機械性能高、介電性能和穩(wěn)定性好?；瘜W、化工瓷：用于化工制藥、食品等工業(yè)及實驗室中的管道設備、耐蝕容器及實驗器皿等,通常要求耐介質腐蝕的能力要強。四、陶瓷制品2．普通工業(yè)用瓷27四、陶瓷制品3．特種陶瓷（現(xiàn)代瓷、精細陶瓷或高性能陶瓷）在工業(yè)上主要是高溫陶瓷，應用廣，且很重要。高溫陶瓷主要包括擴：（1）氧化物陶瓷（2）硼化物陶瓷（3）氮化物陶瓷（4）碳化物陶瓷。四、陶瓷制品3．特種陶瓷（現(xiàn)代瓷、精細陶瓷或高性能陶瓷）283．特種陶瓷（1）氧化物陶瓷：常用的純氧化物陶瓷有：AL2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、Th02和U02等特點：熔點大多在2000℃以上,燒成溫度在1800℃左右；燒成溫度時,氧化物顆粒發(fā)生快速燒結,形成大塊陶瓷晶體(是單相多晶體結構)，有時有少量氣體產生；強度隨溫度的升高而降低，但在1000℃以下一直保持較高的強度隨溫度變化不大。是高耐火度結構材料，在任何高溫下都不會氧化。3．特種陶瓷（1）氧化物陶瓷：29（1）氧化物陶瓷氧化鋁(剛玉)陶瓷：根據(jù)含雜質的多少(在自然界中存在含少量Cr、Fe和Ti的純氧化鋁)。氧化鋁可呈紅色(如紅寶石)或藍色(如藍寶石)。熔點2050℃；抗氧化性好；微晶剛玉的硬度極高(僅次于金剛石),并且其紅硬性達1200℃。廣泛用作：耐火材料（剛玉耐火磚、高壓器皿、電爐爐管、熱電偶套管等）。還可做人骨、牙等。要求高的各類工具（切削淬火鋼刀具、金屬拔絲模等）使用性能皆高于其他工具材料。單晶體的純氧化鋁可作藍寶石激光器；氧化鋁管坯可用于納蒸氣照明燈泡。（1）氧化物陶瓷30（1）氧化物陶瓷氧化鈹陶瓷：最大特點：導熱性極好,所以熱穩(wěn)定性很高。強度性能雖不高,但抗熱沖擊性較高；消散高能輻射的能力強、熱中子阻尼系數(shù)大等。常用于制造坩堝,還可作真空陶瓷和原子反應堆陶瓷等。還可制造氣體激光管、晶體管散熱片以及集成電路的基片和外殼。（1）氧化物陶瓷氧化鈹陶瓷：31氧化鋯陶瓷：熔點在2700℃以上,能耐2300℃的高溫,推薦使用溫度為2000℃。能抗熔融金屬的侵蝕,所以多用作鉑、鍺等金屬冶煉的坩堝和1800℃以上的發(fā)熱體及爐子、反應堆絕熱材料等。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料：強度達120OMPa、斷裂韌性為15.OMPa?m1/2(比原氧化鋁提高近3倍。)可替代金屬制造模具(拉絲模、泵葉輪等)；還可制造汽車零件（凸輪、推桿、連桿等）。工件表面不生銹不導電。還可做人工骨、關節(jié)等。（1）氧化物陶瓷氧化鋯陶瓷：（1）氧化物陶瓷32（2）碳化物陶瓷包括：碳化硅、碳化硼、碳化鈰、碳化鉬、碳化鈮、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉭、炭化釩、碳化鋯等。特點：熔點很高、硬度很大（近于金剛石）、耐磨性很好。導熱率很高，但耐高溫氧化能力差（約900℃—1000℃）。性脆主要應用于：制造加熱元件（電爐內壁）、砂輪及磨料等。（2）碳化物陶瓷包括：碳化硅、碳化硼、碳化鈰、碳化鉬、碳化鈮33（3）硼化物陶瓷常見的有：硼化鉻、硼化鉬、硼化鈦、硼化鎢和硼化鋯。特點：高硬度，耐化學侵蝕，熔點范圍1800℃—2500℃有較強的抗高溫氧化能力，使用溫度達1400℃。主要應用于：高溫軸承、內燃機噴嘴、耐高溫器件及電器觸點。（3）硼化物陶瓷常見的有：硼化鉻、硼化鉬、硼化鈦、硼化鎢和硼34（4）氮化物陶瓷最常用的是：氮化硅（Si3N4）(穩(wěn)定的共價鍵晶體，鍵能高)氮化硼(BN)。特點：硬度高、摩擦系數(shù)小有自潤滑作用。在1200℃以下具有較高的機械性能和化學穩(wěn)定性能、熱膨脹系數(shù)小、抗沖擊?？勺龈邷叵碌慕Y構材料。主要應用：高溫軸承、轉子葉片、刀具等。氮化硼（BN）

具有石墨類型的六方晶體結構，又稱白色石墨。特點：硬度較低，可切削加工成型。導熱和抗熱性能高，在高壓和1360℃,六方氮化硼會轉化為立方氮化硼β-BN,密度為3045*103kg/m3,硬度提高到接近金石的硬度，可作金剛石的代用品。用于刃磨切刀具、高溫模具和磨料。耐熱性好，有自潤滑作用，耐高溫下的腐蝕、絕緣性好。主要應用：高溫耐磨材料和電絕緣材料。（4）氮化物陶瓷最常用的是：354．發(fā)光陶瓷材料是具有稀土離子激活特殊晶體結構的新型材料。它是到目前為止最好的一種蓄光、發(fā)光材料。特點：亮效率高、吸收和發(fā)射范圍寬、熒光壽命長等優(yōu)異光學性；該材料經吸收各種可見光后，在暗處余輝發(fā)光時間可持續(xù)十幾個小時以上。其發(fā)光強度和持續(xù)時間是硫化鋅型熒光粉十數(shù)倍以上。其吸光、發(fā)光可無限次重復；化學性能穩(wěn)定，使用溫度范圍大；有良好的機械和熱學性能。無毒、無害、無放射性元素，無環(huán)境污染。應用方面：發(fā)射熒光的陶瓷著色劑：發(fā)光陶瓷材料可以制成細粉，做為廣泛用于各種涂料（油漆）和低溫下生產與使用的其他各種材料中（塑料、橡膠、油墨、膠片、各種紙、搪瓷釉、陶瓷釉等）。建筑裝飾：可使建筑物的墻壁、門窗、廳柱、地面，在照明低的環(huán)境中現(xiàn)出怡人的光輝和圖案；用于工藝美術：可制成在暗處放出美麗光彩的各種藝術品。交通運輸：車輛夜間需顯示的部位、標牌、道路、各類建筑物（障礙物）、飛機輪胎在無照明情況下需顯示各種標志。日常生活用品：鐘表盤、手表盤、各種電源開關，電話按鍵，文具玩具，服裝裝飾、飾品等。4．發(fā)光陶瓷材料是具有稀土離子激活特殊晶體結構的新型材料。它36陶瓷刀

陶瓷刀(Ceramic

knife),一種新型廚具，不容易磨損變鈍。優(yōu)點：①衛(wèi)生抗菌：陶瓷晶粒細小，致密度高，可減少細菌孳生機會，不與食物中的酸堿物質反應，讓食物口味完整保留。②抗金屬過敏：陶瓷材質目前廣泛應用于牙材、人工關節(jié)之應用，它與肌膚接觸不會對人體造成金屬過敏現(xiàn)象③易清潔：使用完后可用水直接沖洗，易于清潔。

④材質特殊：陶瓷刀刃由一種先進陶瓷材料所制，抗腐蝕，永不生銹。⑤抗摔：采用陶瓷粉料經過超高溫燒結制成，質地比普通陶瓷緊密得多，相應可以耐受大得多的壓力。缺點：一旦刀刃變鈍，只能用特殊的金剛石磨盤來磨刀刃，價格昂貴。陶瓷刀

陶瓷刀(Ceramic

knife),一種新型廚具37在傳統(tǒng)柴油機或燃氣輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為350℃，鋼和鑄鐵的為450℃，最好的超級耐熱合金的也不能超過1093℃，限制了發(fā)動機的工作溫度(熱效率)。汽缸工作溫度低不僅會由于燃料不能充分燃燒而造成能源浪費，而且使車船飛機的速度受到了很大限制。優(yōu)點：耐高溫陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發(fā)動機，其工作溫度可達1300℃-1500℃。陶瓷發(fā)動機的熱效率高，可節(jié)省30%的熱能，而且工作功率比鋼質發(fā)動機提高45%以上。陶瓷發(fā)動機無需水冷系統(tǒng)，其密度也只有鋼的一半左右，這對減小發(fā)動機自身重量也有重要意義。在傳統(tǒng)柴油機或燃氣輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為3538概述陶瓷的生產過程

將配制好的符合要求的坯料用不同的成型方法，制造出具有一定形狀的坯體，坯體經干燥、施釉、燒結等工序，最后得到陶瓷制品。

成型過程原料處理坯料的制備坯體成型坯體成型方法澆注成型壓制成型熱壓注成型

五、陶瓷的制造概述陶瓷的生產過程成型過程坯體成型方法五、陶瓷的制造39成型基礎（一）．坯料的成型性能坯料對坯體成型工藝的適應性稱坯料的成型性能。坯料分類：可塑泥團泥漿粉料成型基礎（一）．坯料的成型性能坯料對坯體成型40（二）．調整坯料成型性能的添加劑

添加劑種類及其作用：1.解凝膠（又稱解膠劑，稀釋劑）

主要用于注漿成型。應用

粘土質泥漿—無機電解質、有機酸鹽類or聚合物電解質瘠性料漿——有機酸鹽類or聚合物電解質目的

改善泥漿的流動性。成型基礎（二）．調整坯料成型性能的添加劑添加劑種類及413．潤滑劑

用于壓制成型目的提高粉料的濕潤性，減少粉料顆粒之間及粉料與模具之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度。2．結合劑

用于可塑成型目的

提高可塑泥團的塑性，增強生坯的強度種類有機物及其溶液、無機物質成型基礎3．潤滑劑用于壓制成型目的提高粉料的濕潤性，減少粉料42新型陶瓷生產過程配料坯料制備成型燒結后續(xù)加工(1)配料

制作陶瓷制品，首先要按瓷料的組成，將所需各種原料進行稱量配料，它是陶瓷工藝中最基本的一環(huán)。稱料務必精確，因為配料中某些組分加入量的微小誤差也會影響到陶瓷材料的結構和性能。新型陶瓷生產過程配料坯料制備成型燒結后續(xù)加工(1)配料43(2)坯料制備

配料后應根據(jù)不同的成形方法，混合制備成不同形式的坯料。如用于注漿成形的水懸浮液；用于熱壓注成形的熱塑性料漿；用于擠壓、注射、軋膜和流延成形的含有機塑化劑的塑性料；用于干壓或等靜壓成形的造粒粉料。

混合一般采用球磨或攪拌等機械混合法。

新型陶瓷生產過程(3)成形

是將坯料制成具有一定形狀和規(guī)格的坯體。成形技術與方法對陶瓷制品的性能具有重要意義，由于陶瓷制品品種繁多，性能要求、形狀規(guī)格、大小厚薄不一，產量不同，所用坯料性能各異，因此采用的成形方法各種各樣，應經綜合分析后確定。(2)坯料制備新型陶瓷生產過程(3)成形44新型陶瓷生產過程(4)燒結

是對成形坯體進行低于熔點的高溫加熱，使其粉體間產生顆粒粘結，經過物質遷移導致致密化和高強度的過程。只有經過燒結，成形坯體才能成為堅硬的具有某種顯微結構的陶瓷制品（多晶燒結體），燒結對陶瓷制品的顯微組織結構及性能有著直接的影響。

(5)后續(xù)加工

陶瓷經成形、燒結后，還可根據(jù)需要進行后續(xù)精密加工，使之符合表面粗糙度、形狀、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨與拋光、超聲波加工、激光加工甚至切削加工等。切削加工是采用金剛石刀具在超高精度機床上進行的，目前在陶瓷加工中僅有少量應用。

新型陶瓷生產過程(4)燒結(5)后續(xù)加工45新型陶瓷成型方法一、澆注成型澆注成型：陶瓷原料粉體懸浮于水中制成料漿，然后注入模型內成型，坯體的形成主要有注漿成型（由模型吸水成坯）、凝膠注模成型（由凝膠原位固化）等方式。（一）注漿成型

注漿成型是將陶瓷懸浮料漿注入多孔質模型內，借助模型的吸水能力將料漿中的水吸出，從而在模型內形成坯體。其工藝過程包括懸浮料漿制備、模型制備、料漿澆注、脫模取件、干燥等階段。

新型陶瓷成型方法一、澆注成型（一）注漿成型46空心注漿法示意圖空心注漿法示意圖47空心注漿法示意圖——續(xù)空心注漿法示意圖——續(xù)48產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件49這是一種最古老也最廣泛使用的成型方法將配料加水或塑化劑制成塑性泥料，后用手工或機加工方法成型。在外力作用下，使坯料產生塑性變形，從而制成生坯。按其操作方法不同，可塑成型可分為雕塑、印坯、拉坯、旋壓和滾壓等種類，目前使用最廣泛的是旋壓和滾壓兩種?？伤艹尚蛡鹘y(tǒng)陶瓷成型方法這是一種最古老也最廣泛使用的成型方法可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法50可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法51旋壓滾壓可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法旋壓滾壓可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法52其中，石膏模型和坯料旋轉其中，石膏模型和坯料旋轉531．懸浮料漿的制備

這是注漿成型工藝的關鍵工序，注漿成形料漿是陶瓷原料粉體和水組成的懸浮液。為保證料漿的充型及成型性，利于得到形狀完整、表面平滑光潔的坯體，減少成型時間和干燥收縮，減小坯體變形與開裂等缺陷，要求料漿具有良好的流動性、足夠小的粘度（<1Pa·s）、盡可能少的含水量、弱的觸變性（靜止時粘度變化?。?、良好的穩(wěn)定性（懸浮性）及良好的滲透（水）性等性能。

矛盾：新型陶瓷的原料粉體多為脊性料。必須采取一定措施，才能使料漿具有良好的流動性與懸浮性，單靠調節(jié)料漿水分是不可能的。新型陶瓷成型方法注漿成型工藝1．懸浮料漿的制備新型陶瓷成型方法注漿成型工藝54

料漿懸浮的方法：（1）控制料漿的pH值，如Al2O3料漿在pH值為3或12時，可獲得較佳的流動性與懸浮能力；（2）加入適當?shù)挠袡C聚合電解質作分散劑，可降低料漿含水量，提高料漿的流動性與懸浮性能。目前生產上采用加入0.3%～0.6%陶瓷粉體的質量分數(shù)的阿拉伯樹膠、羧甲基纖維素、聚丙烯酸銨鹽、聚甲基丙烯酸銨鹽等調制料漿，再配合pH值控制，可降低料漿含水量（料漿中水的質量分數(shù)可低達20%～25%，甚至更低），且具有良好的流動性。料漿通常采用濕法球磨或攪拌調制。最常用的注漿成形模型是石膏模，近年來也有用多孔塑料模的。

新型陶瓷成型方法注漿成型工藝料漿懸浮的方法：新型陶瓷成型方法注漿成型工藝55新型陶瓷成型方法2．注漿方法

有實心注漿和空心注漿兩種基本方法。另外，為了強化注漿過程，鑄造生產的壓力鑄造、真空鑄造、離心鑄造等工藝方法也被用于注漿成形，并形成了壓力注漿、真空注漿與離心注漿等強化注漿方法。

（1）實心注漿

料漿注入模型后，料漿中的水分同時被模型的兩個工作面吸收，注件在兩模之間形成，沒有多余料漿排出。注漿成型工藝新型陶瓷成型方法2．注漿方法（1）實心注漿注漿成型工56新型陶瓷成型方法a)實心注漿b)空心注漿c)離心注漿（2）空心注漿

料漿注入模型后，由模型單面吸漿，當注件達到要求的厚度時，排出多余料漿而形成空心注件。坯體外形由模型工作面決定，坯體的厚度則取決于料漿在模型中的停留時間。

新型陶瓷成型方法a)實心注漿b)空心注57新型陶瓷成型方法（3）強化注漿

在注漿過程中，人為地對料漿施加外力，以加速注漿過程進行，提高吸漿速度，使坯體致密度與強度得到提高。強化注漿法有真空注漿、離心注漿和壓力注漿等。

適用范圍：注漿成型適于制造大型厚胎、薄壁、形狀復雜不規(guī)則的制品。

優(yōu)點：成型工藝簡單，

缺點：勞動強度大，不易實現(xiàn)自動化，且坯體燒結后的密度較小，強度較差，收縮、變形較大，所得制品的外觀尺寸精度較低，因此性能要求較高的陶瓷一般不采用此法生產。

注漿成型工藝新型陶瓷成型方法（3）強化注漿適用范圍：注漿成型適于制58新型陶瓷成型方法（二）

凝膠注模成型

凝膠注模成型：首先將陶瓷細粉加入含分散劑、有機高分子化學單體（如丙烯酰胺與雙甲基丙烯酰胺）的水溶液中，調制成低粘度、高固相（陶瓷原料粉的體積分數(shù)通常達50%以上）含量的濃懸浮料漿;再將聚合固化引發(fā)劑（如過硫酸銨）加入料漿混合均勻，在料漿固化前將其注入無吸水性的模型內;在所加引發(fā)劑的作用下，料漿中的有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結構，使?jié)鈶腋×蠞{在模型內原位固化成形。

新型陶瓷成型方法（二）

凝膠注模成型59新型陶瓷成型方法二、壓制成型

壓制成型是將經過造粒的粒狀陶瓷粉料，裝入模具內直接受壓力而成型的方法。（一）造粒

造粒即制備壓制成型所用的坯料，它是在陶瓷原料細粉中加入一定量的塑化劑（如4%～6%的濃度為5%的聚乙烯醇水溶液，作用是使本無塑性的坯料具有可塑性），制成粒度較粗（約20目左右）、含一定水分、具有良好流動性的團粒，以利于陶瓷坯料的壓制成型。新型陶瓷成型方法二、壓制成型（一）造粒60對于新型陶瓷用粉料的粒度，應是愈細愈好，但太細對成形性能不利。造粒質量好壞直接影響成形坯體及燒結體的質量，所以造粒是壓制成形工藝的關鍵工序。在各種造粒方法中，以噴霧干燥法造粒的質量最好，且適用于現(xiàn)代化大規(guī)模生產，目前已廣為采用。

噴霧干燥造粒法：將混合有適量塑化劑的陶瓷原料粉體預先調制成漿料(方法同注漿成形漿料的調制)，再用噴霧器噴入造粒塔進行霧化和熱風干燥，出來的粒子即為流動性較好的球狀團粒。新型陶瓷成型方法對于新型陶瓷用粉料的粒度，應是愈細愈好，但太細對成形性61（二）

壓制方法

壓制方法主要有干壓成形、等靜壓成形和熱壓燒結成形等。

1．干壓成形

將造粒制備的團粒(水的質量分數(shù)<6%)，松散裝入模具內，在壓機柱塞施加的外壓力作用下，團粒產生移動、變形、粉碎而逐漸靠攏，所含氣體同時被擠壓排出，形成較致密的具有一定形狀、尺寸的壓坯，然后卸模脫出坯體。新型陶瓷成型方法（二）

壓制方法新型陶瓷成型方法62

圖干壓成形的密度梯度a)單向加壓b)雙向加壓新型陶瓷成型方法單向加壓時，壓力的不均勻分布更明顯，而且坯體高度與直徑之比愈大，壓力分布愈不均勻。雙向加壓方式是上下壓頭（柱塞）從兩個方向向模套內加壓，壓力分布的不均勻程度減輕，故壓坯密度相對較均勻。

為保證坯體質量，干壓成形時需根據(jù)坯體形狀、大小、壁厚及粉料流動性、含水量等情況，控制好成形壓力（一般為40～100MPa）、加壓速度與保壓時間等工藝參數(shù)。

圖干壓成形的密度梯度新型陶瓷成型方法單向加壓63

優(yōu)點：操作方便，生產周期短，效率高，易于實現(xiàn)自動化生產，適宜大批量生產形狀簡單（圓截面形、薄片狀等）、尺寸較?。ǜ叨葹?.3～60mm、直徑5～50mm）的制品；由于坯體含水或其它有機物較少，因此坯體致密度較高，尺寸較精確，燒結收縮小，瓷件力學強度高。

缺點：

干壓成形坯體具有明顯的各向異性，也不適于尺寸大、形狀復雜制品的生產；所需的設備、模具費用較高。

新型陶瓷成型方法優(yōu)點：新型陶瓷成型方法64新型陶瓷成型方法2.等靜壓成型

是利用液體或氣體介質均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷粒狀粉料置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質傳遞的均衡壓力而被壓實成形的一種新型壓制成形方法。

特點：坯體密度高且均勻，燒結收縮小，不易變形，制品強度高、質量好，適于形狀復雜、較大且細長制品的制造。但等靜壓成形設備成本高。分類：冷等靜壓成形與熱等靜壓成形兩種。新型陶瓷成型方法2.等靜壓成型65新型陶瓷成型方法(1)冷等靜壓成型

在室溫下，采用高壓液體傳遞壓力的等靜壓成形，根據(jù)使用模具不同又分為濕式等靜壓成形和干式等靜壓成形兩種。

冷等靜壓成形a)濕式b)干式模具兩頭并不施壓，適宜成型長型、薄壁、管狀制品效率不高，成型多品種、形狀復雜、產量小和大型制品。新型陶瓷成型方法(1)冷等靜壓成型冷等靜壓成形模具兩頭并66(2)熱等靜壓成形型

在高溫下，采用惰性氣體代替液體作壓力傳遞介質的等靜壓成形，是在冷等靜壓成形與熱壓燒結的工藝基礎上發(fā)展起來的，又稱熱等靜壓燒結。它用金屬箔代替橡膠膜，用惰性氣體向密封容器內的粉末同時施加各向均勻的高壓高溫，使成型與燒結同時完成。

與熱壓燒結相比，該法燒結制品致密均勻，但所用設備復雜，生產效率低、成本高。新型陶瓷成型方法(2)熱等靜壓成形型新型陶瓷成型方法67新型陶瓷成型方法3.熱壓燒結

是將干燥粉料充填入石墨或氧化鋁模型內，再從單軸方向邊加壓、邊加熱，使成形與燒結同時完成。由于加熱加壓同時進行，陶瓷粉料處于熱塑性狀態(tài)，有利于粉末顆粒的接觸、流動等過程的進行，因而可減小成形壓力，降低燒結溫度，縮短燒結時間，容易得到晶粒細小、致密度高、性能良好的制品。

制品形狀簡單，且生產效率低。

熱壓(成型)燒結示意圖新型陶瓷成型方法3.熱壓燒結熱壓(成型)燒結示意圖68新型陶瓷成型方法三、熱壓注成型

熱壓注成型：利用蠟類材料熱熔冷固的特點，將配料混合后的陶瓷細粉與熔化的蠟料粘合劑加熱攪拌成具有流動性與熱塑性的蠟漿，在熱壓注機中用壓縮空氣將熱熔蠟漿注滿金屬模空腔，蠟漿在模腔內冷凝形成坯體，再行脫模取件。蠟漿的制備是熱壓注成型工藝中最重要的一環(huán)，其制備過程下。新型陶瓷成型方法三、熱壓注成型69原料：拌蠟前的陶瓷細粉應充分干燥并加熱至60～80℃。石蠟作為增塑劑，具有良好的熱流動性、潤滑性和冷凝性，其加入量通常為陶瓷粉料用量的12%～16%。加入表面活性物質（如油酸、硬脂酸、蜂臘等）的目的是使陶瓷細粉與石蠟更好結合，減少石蠟用量，改善蠟漿成形性能與提高臘坯強度。工藝：熱壓注成型時，蠟漿溫度一般為65～75℃、模具溫度為15～25℃、注漿壓力為0.3～0.5MPa及壓力持續(xù)時間通常為0.1～0.2s。

熱壓注成形的臘坯在燒結之前，要先埋入疏松、惰性的吸附劑（一般采用煅燒Al2O3粉料）中加熱（一般為900～1100℃）進行排蠟處理，以獲得具有一定強度的不含蠟的坯體。新型陶瓷成型方法原料：拌蠟前的陶瓷細粉應充分干燥并加熱至60～80℃。石蠟作70優(yōu)點：批量生產外形復雜、表面質量好、尺寸精度高的中小型制品；設備較簡單，操作方便，模具磨損小，生產效率高。缺點：但坯體密度較低，燒結收縮較大，易變形，不宜制造壁薄、大而長的制品，且工序較繁，耗能大，生產周期長。新型陶瓷成型方法優(yōu)點：批量生產外形復雜、表面質量好、尺寸精度高的中小型制品；71四、其它成形方法

（一）

擠壓成形

擠壓成型是將經真空煉制的可塑泥料置于擠制機（擠坯機）內，通過擠制機模具的機嘴與機芯，便可由其形成的擠出口擠壓出各種形狀、尺寸的坯體。

新型陶瓷成型方法

圖擠壓成形模具組合圖四、其它成形方法新型陶瓷成型方法

圖擠壓成形模具組合72優(yōu)點：擠壓成型適于擠制長尺寸細棒、壁薄管、薄片制品，其管棒直徑約Φ1～30mm，管壁與薄片厚度可小至0.2mm；

可連續(xù)批量生產，生產效率高；坯體表面光滑、規(guī)整度好。缺點：模具制作成本高，且由于溶劑和粘結劑較多，導致燒結收縮大，制品性能受影響。

新型陶瓷成型方法優(yōu)點：新型陶瓷成型方法73（二）

注射成型

注射成型是將陶瓷粉和有機粘結劑混合后，加熱混練并制成粒狀粉料，經注射成型機，在130～300℃溫度下注射到金屬模腔內，冷卻后粘結劑固化成型，脫模取出坯體。

優(yōu)點：注射成形適于形狀復雜、壁?。?.6mm）、帶側孔制品（如汽輪機陶瓷葉片等）的大批量生產，坯體密度均勻，燒結體精度高，且工藝簡單、成本低。缺點：生產周期長，金屬模具設計困難，費用昂貴。新型陶瓷成型方法（二）

注射成型新型陶瓷成型方法74（三）

流延、軋膜成型流延、軋膜成形方法用于陶瓷薄膜坯的成型。1．流延成型是將陶瓷粉料與粘合劑、增塑劑、分散劑、溶劑等進行混磨，形成穩(wěn)定、流動性良好的陶瓷料漿。流延成形是目前制造厚度小于0.2mm超薄型制品的主要方法，如薄膜電子電路配線基片、疊層電容器瓷片、集成電路組件疊層薄片、壓敏電阻、磁記憶片等。

流延成型

新型陶瓷成型方法（三）

流延、軋膜成型流延成型新型陶瓷成型方法752．軋膜成型

是將陶瓷粉料與一定量的有機粘結劑和溶劑混合拌勻后，軋膜成型，用于制造批量較大的厚度在1mm以下的薄片狀制品，如薄膜、厚膜電路基片、圓片電容器等。

軋膜成型

新型陶瓷成型方法2．軋膜成型是將陶瓷粉料與一定量的有機粘結劑和溶劑混合拌76產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件77陶瓷成型中的常見缺陷及對策壓制成型時的坯體結構與模型設計的關系陶瓷成型中的常見缺陷及對策壓制成型時的坯體結構與模型設計的關78產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件79產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件80大型生坯干燥的幾種典型情況可溶性鹽的富集a)向邊緣富集b)向皿底富集大型生坯干燥的幾種典型情況可溶性鹽的富81六、陶瓷的表面裝飾技術1.陶瓷制品的表面加工2.表面層改性處理3.表面金屬化處理4.陶瓷的表面施釉處理六、陶瓷的表面裝飾技術1.陶瓷制品的表面加工821.陶瓷制品的表面加工目的：使其表面平滑、光亮、美觀，或表面粗糙化和加工成某一需要的外觀造型。方法：機械加工研磨拋光其他超精密加工：彈性發(fā)射加工、金剛石刀具精密車床切削法、軟質微粉機械化拋光法、漂浮拋光法、水合作用機械拋光法電火花加工、離子束加工等1.陶瓷制品的表面加工目的：使其表面平滑、光亮、美觀，或表83軟質微粉機械化拋光法、漂浮拋光法、水合作用機械拋光法軟質微粉機械化拋光法、漂浮拋光法、水合作用機械拋光法84急冷（淬火）陶瓷體高溫保溫燒結后，將坯體從高溫急速降溫的熱處理工藝。保留高溫組成，避免緩冷發(fā)生分凝、析晶和相變；產生表面壓應力，提高制品的抗張強度緩冷（退火）坯體高溫燒結后，在爐中緩慢冷卻，或在某溫度下長時間保溫。促使坯體在冷卻中晶體長大、分凝和相變，以滿足某些性能要求；消除坯體表面和內部應力，使相平衡過程進行充分。2.表面改性處理急冷（淬火）2.表面改性處理85作用：形成金屬導電層，如制作瓷介電容器電極；形成金屬引出端，如集成電路管殼的引出線；用于陶瓷焊接與密封，如裝置瓷的焊接和密封；形成陶瓷制品的表面金屬裝飾。常用表面金屬化方法：燒滲法、化學鍍法、真空蒸發(fā)等金屬膜形成法常用金屬有Au、Ag、Pt、Mo、Mn、Ni、Cu、Al等3.表面金屬化處理作用：3.表面金屬化處理864.陶瓷的表面施釉處理在陶瓷的表面燒結一層連續(xù)玻璃態(tài)物質的工藝方法。通常釉層很薄，零點幾毫米。施釉后：表面清潔美觀、不吸水、不易被沾污，并起到裝飾和保護瓷件的作用。施釉方法：浸、噴、滾、澆、涂刷等。4.陶瓷的表面施釉處理在陶瓷的表面燒結一層連續(xù)玻璃態(tài)物質的87一、成份和特點二、分類三、性質四、陶瓷制品五、陶瓷的制造六、陶瓷的表面裝飾技術小結一、成份和特點小結88演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！89第四章工業(yè)陶瓷及其加工技術第四章工業(yè)陶瓷及其加工技術90陶瓷——火與土凝結的藝術陶瓷91產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件92陶瓷定義“陶瓷”這一名詞源自古代希臘的“燒物”，它意味著陶器是經焙燒而賦予其強度的材料，即陶瓷被定義為“經高溫熱處理工藝所合成的非金屬無機材料”。目前，陶瓷為所有無機非金屬材料的簡稱。陶瓷材料也常稱為硅酸鹽材料。全面的定義為：陶瓷是用天然或人工合成的粉狀化合物，經過成型和高溫燒結制成的、由金屬元素和非金屬元素的無機化合物構成的多相固體材料，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、磚瓦、耐火材料等人造無機非金屬材料。近20年來，陶瓷材料有巨大的發(fā)展，許多新型陶瓷的成分遠超出硅酸鹽的范疇，陶瓷的性能面臨重大的突破，陶瓷的應用已滲透到各類工業(yè)、各種工程和各個技術領域。

陶瓷定義“陶瓷”這一名詞源自古代希臘的“燒物”，它意味著陶器93一、成份和特點二、分類三、性質四、陶瓷制品五、陶瓷的制造六、陶瓷的表面裝飾技術主要內容一、成份和特點主要內容94一、成份和特點傳統(tǒng)意義的陶瓷主要指：陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、（硅酸鹽類材料）磚瓦等。（用粘土、石灰石、長石、石英等天然硅酸鹽類礦物制成）現(xiàn)今意義上的陶瓷：變化巨大，許多新型陶瓷已經遠遠超出了硅酸鹽的范疇，是各種無機非金屬材料的通稱。一、成份和特點傳統(tǒng)意義的陶瓷主要指：95一、成份和特點陶瓷材料是由天然礦物質和人造化合物混合后，經磨細、成型、燒結等工藝制成的?；瘜W成分：金屬元素和非金屬元素構成的簡單化合物；或復雜的多項固體混合物。結構組織：離子晶體（大多）或共價晶體（較少）與含量不等的玻璃相和氣孔。一般特點：耐高溫、耐磨等。但受配方、成型工藝條件（影響陶瓷晶粒的大小、晶界形狀、氣孔大小及分布、組織均勻性等）等的影響。一、成份和特點陶瓷材料是由天然礦物質和人造化合物混合后，經磨96二、分類陶瓷普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）日用、建筑、絕緣、化工、多孔陶瓷等特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）按性能分類：高強度、高溫、耐磨、耐酸、壓電、電介質、電光和光學、半導體、磁性、生物、導電、結構、超導、快離子導體陶瓷等；按化學組成分類：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、復合陶瓷（如氧氮化硅鋁陶瓷等）、金屬陶瓷、纖維增強陶瓷二、分類陶瓷97陶瓷新型陶瓷傳統(tǒng)陶瓷種類

傳統(tǒng)陶瓷

新型陶瓷

原料天然礦物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物兩大類）成型注漿、可塑成型為主注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、流延、等靜壓成型為主燒結溫度一般在1350℃以下，燃料以煤、油、氣為主結構陶瓷常需1600℃左右高溫燒結，功能陶瓷需精確控制燒結溫度，燃料以電、氣、油為主加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和拋光性能以外觀效果為主

以內在質量為主，常呈現(xiàn)耐溫、耐磨、耐腐蝕和各種敏感特性用途炊、餐具、陳設品

主要用于宇航、能源、冶金、交通、電子、家電等行業(yè)傳統(tǒng)陶瓷與現(xiàn)代陶瓷的對比陶瓷新型陶瓷傳統(tǒng)陶瓷種類傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷原料天然礦物98新型陶瓷原料氧化鋁氧化鋯炭化硅氮化硅優(yōu)點:高強度、耐高溫、耐腐蝕或各種敏感特性；原料易于制備、產品附加值高、應用廣。新型陶瓷原料氧化鋁優(yōu)點:99產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件100產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件101產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件102產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件103鈉長石質瓷精陶鈉長石質瓷精陶104產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件105釉及其分類釉是指附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質層。它具有與玻璃相似的某些物理與化學性質，但二者并不完全相同。釉在溶化時必須很粘稠而不流動，才能保證在燒成時保持它原有的表面而不會流走，且能在直立的表面上不致下墜。某些藝術釉例外，如流動釉等，它們在燒成時反倒應該具有較大流動性。陶瓷施釉的目的在于改善坯體的表面性能，提高力學強度。釉及其分類釉是指附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質層。106陶瓷的釉料應有下列性質：（1）釉料必須在坯體燒結溫度下成熟；（2）釉料的組成要選擇適當；（3）釉料在高溫溶化后，要具有適當?shù)恼扯群捅砻鎻埩?；?）釉層質地堅硬，不易磕破或磨損。釉及其分類陶瓷的釉料應有下列性質：釉及其分類107產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件108釉的分類釉的分類109三、陶瓷的性質用途不同,其性能的突出要求不一樣。例如：日用陶瓷強調白度與強度；電瓷要求提高絕緣性；機電工程結構材料用陶瓷,強調綜合性能（機械強度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦及硬度）；功能陶瓷在電、磁、光、聲、熱、力等方面應有特殊功能；化工陶瓷應有高耐腐蝕性,耐腐蝕、機械強度、抗沖擊強度和耐溫度驟變。三、陶瓷的性質用途不同,其性能的突出要求不一樣。110（1）光學性質白度

白度指陶瓷材料對白光的反射能力。透光度

透光度是指瓷器允許可見透光的程度。常用透過瓷片的光強度與入射在瓷片上的光強度之比來表示。可透光程度與厚度、配料、燒制及顯微結構有關。光澤度

光澤度指陶瓷器表面對可見光的反射能力。光澤度決定于瓷器表面的平坦與光滑程度（光潔度）。（1）光學性質白度111（2）力學性質陶瓷材料最突出的缺點是脆弱，在外力的作用下不發(fā)生顯著的塑性變形即產生破壞抗壓強度很高，但是稍受外力沖擊便發(fā)生脆裂，這使陶瓷材料的應用受到局限；陶瓷材料的硬度很高，有些陶瓷具有超硬的特點，用作刀具材料。新型工業(yè)陶瓷有所改善。（2）力學性質陶瓷材料最突出的缺點是脆弱，在外力的作用下不發(fā)112（3）獨特的物理化學性能陶瓷材料耐高溫，是電和熱的不良導體，能承受外界溫度急劇變化而不損壞。具有良好的耐酸能力，能耐有機酸和無機酸及鹽的侵蝕，但是抵抗堿的侵能力較弱。

（3）獨特的物理化學性能陶瓷材料耐高溫，是電和熱的不良導體113（4）氣孔率與吸水率氣孔率是指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品體積的百分比。氣孔率的高低和密度的大小是鑒別和區(qū)分各種陶瓷的重要標志。吸水率則反應陶瓷制品燒結后的致密程度，隨著陶瓷制品的用途不同而異。

（4）氣孔率與吸水率氣孔率是指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品體114四、陶瓷制品1．日用器皿和瓷器一般具有良好的光澤度、透明度,熱穩(wěn)定性和機械強度較高。日用陶瓷通常分四大類（根據(jù)瓷質）：長石質瓷：是國內外常用的日用瓷,也可作一般工業(yè)瓷制品；絹云母質瓷：是我國的傳統(tǒng)日用瓷；骨質瓷：近些年來得到廣泛應用,主要作高級日用瓷制品；滑石質瓷：我國發(fā)展的綜合性能較好的新型高質日用瓷高石英質日用瓷（最近幾年我國研制成功）：石英質量分數(shù)在40%以上,具有瓷質細膩、色調柔和、透光度好、機械強度和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。四、陶瓷制品1．日用器皿和瓷器115四、陶瓷制品2．普通工業(yè)用瓷有石器和精陶，炻器是介于陶器和瓷器之間的一種陶瓷（如水缸、沙鍋）。工業(yè)陶瓷按用途可分：建筑衛(wèi)生瓷：用于裝鉗板、衛(wèi)生間裝置及器具等,通常尺寸較大,要求強度和熱穩(wěn)定性好；電工瓷：主要指電器絕緣用瓷,也叫高壓陶瓷,要求機械性能高、介電性能和穩(wěn)定性好。化學、化工瓷：用于化工制藥、食品等工業(yè)及實驗室中的管道設備、耐蝕容器及實驗器皿等,通常要求耐介質腐蝕的能力要強。四、陶瓷制品2．普通工業(yè)用瓷116四、陶瓷制品3．特種陶瓷（現(xiàn)代瓷、精細陶瓷或高性能陶瓷）在工業(yè)上主要是高溫陶瓷，應用廣，且很重要。高溫陶瓷主要包括擴：（1）氧化物陶瓷（2）硼化物陶瓷（3）氮化物陶瓷（4）碳化物陶瓷。四、陶瓷制品3．特種陶瓷（現(xiàn)代瓷、精細陶瓷或高性能陶瓷）1173．特種陶瓷（1）氧化物陶瓷：常用的純氧化物陶瓷有：AL2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、Th02和U02等特點：熔點大多在2000℃以上,燒成溫度在1800℃左右；燒成溫度時,氧化物顆粒發(fā)生快速燒結,形成大塊陶瓷晶體(是單相多晶體結構)，有時有少量氣體產生；強度隨溫度的升高而降低，但在1000℃以下一直保持較高的強度隨溫度變化不大。是高耐火度結構材料，在任何高溫下都不會氧化。3．特種陶瓷（1）氧化物陶瓷：118（1）氧化物陶瓷氧化鋁(剛玉)陶瓷：根據(jù)含雜質的多少(在自然界中存在含少量Cr、Fe和Ti的純氧化鋁)。氧化鋁可呈紅色(如紅寶石)或藍色(如藍寶石)。熔點2050℃；抗氧化性好；微晶剛玉的硬度極高(僅次于金剛石),并且其紅硬性達1200℃。廣泛用作：耐火材料（剛玉耐火磚、高壓器皿、電爐爐管、熱電偶套管等）。還可做人骨、牙等。要求高的各類工具（切削淬火鋼刀具、金屬拔絲模等）使用性能皆高于其他工具材料。單晶體的純氧化鋁可作藍寶石激光器；氧化鋁管坯可用于納蒸氣照明燈泡。（1）氧化物陶瓷119（1）氧化物陶瓷氧化鈹陶瓷：最大特點：導熱性極好,所以熱穩(wěn)定性很高。強度性能雖不高,但抗熱沖擊性較高；消散高能輻射的能力強、熱中子阻尼系數(shù)大等。常用于制造坩堝,還可作真空陶瓷和原子反應堆陶瓷等。還可制造氣體激光管、晶體管散熱片以及集成電路的基片和外殼。（1）氧化物陶瓷氧化鈹陶瓷：120氧化鋯陶瓷：熔點在2700℃以上,能耐2300℃的高溫,推薦使用溫度為2000℃。能抗熔融金屬的侵蝕,所以多用作鉑、鍺等金屬冶煉的坩堝和1800℃以上的發(fā)熱體及爐子、反應堆絕熱材料等。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料：強度達120OMPa、斷裂韌性為15.OMPa?m1/2(比原氧化鋁提高近3倍。)可替代金屬制造模具(拉絲模、泵葉輪等)；還可制造汽車零件（凸輪、推桿、連桿等）。工件表面不生銹不導電。還可做人工骨、關節(jié)等。（1）氧化物陶瓷氧化鋯陶瓷：（1）氧化物陶瓷121（2）碳化物陶瓷包括：碳化硅、碳化硼、碳化鈰、碳化鉬、碳化鈮、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉭、炭化釩、碳化鋯等。特點：熔點很高、硬度很大（近于金剛石）、耐磨性很好。導熱率很高，但耐高溫氧化能力差（約900℃—1000℃）。性脆主要應用于：制造加熱元件（電爐內壁）、砂輪及磨料等。（2）碳化物陶瓷包括：碳化硅、碳化硼、碳化鈰、碳化鉬、碳化鈮122（3）硼化物陶瓷常見的有：硼化鉻、硼化鉬、硼化鈦、硼化鎢和硼化鋯。特點：高硬度，耐化學侵蝕，熔點范圍1800℃—2500℃有較強的抗高溫氧化能力，使用溫度達1400℃。主要應用于：高溫軸承、內燃機噴嘴、耐高溫器件及電器觸點。（3）硼化物陶瓷常見的有：硼化鉻、硼化鉬、硼化鈦、硼化鎢和硼123（4）氮化物陶瓷最常用的是：氮化硅（Si3N4）(穩(wěn)定的共價鍵晶體，鍵能高)氮化硼(BN)。特點：硬度高、摩擦系數(shù)小有自潤滑作用。在1200℃以下具有較高的機械性能和化學穩(wěn)定性能、熱膨脹系數(shù)小、抗沖擊?？勺龈邷叵碌慕Y構材料。主要應用：高溫軸承、轉子葉片、刀具等。氮化硼（BN）

具有石墨類型的六方晶體結構，又稱白色石墨。特點：硬度較低，可切削加工成型。導熱和抗熱性能高，在高壓和1360℃,六方氮化硼會轉化為立方氮化硼β-BN,密度為3045*103kg/m3,硬度提高到接近金石的硬度，可作金剛石的代用品。用于刃磨切刀具、高溫模具和磨料。耐熱性好，有自潤滑作用，耐高溫下的腐蝕、絕緣性好。主要應用：高溫耐磨材料和電絕緣材料。（4）氮化物陶瓷最常用的是：1244．發(fā)光陶瓷材料是具有稀土離子激活特殊晶體結構的新型材料。它是到目前為止最好的一種蓄光、發(fā)光材料。特點：亮效率高、吸收和發(fā)射范圍寬、熒光壽命長等優(yōu)異光學性；該材料經吸收各種可見光后，在暗處余輝發(fā)光時間可持續(xù)十幾個小時以上。其發(fā)光強度和持續(xù)時間是硫化鋅型熒光粉十數(shù)倍以上。其吸光、發(fā)光可無限次重復；化學性能穩(wěn)定，使用溫度范圍大；有良好的機械和熱學性能。無毒、無害、無放射性元素，無環(huán)境污染。應用方面：發(fā)射熒光的陶瓷著色劑：發(fā)光陶瓷材料可以制成細粉，做為廣泛用于各種涂料（油漆）和低溫下生產與使用的其他各種材料中（塑料、橡膠、油墨、膠片、各種紙、搪瓷釉、陶瓷釉等）。建筑裝飾：可使建筑物的墻壁、門窗、廳柱、地面，在照明低的環(huán)境中現(xiàn)出怡人的光輝和圖案；用于工藝美術：可制成在暗處放出美麗光彩的各種藝術品。交通運輸：車輛夜間需顯示的部位、標牌、道路、各類建筑物（障礙物）、飛機輪胎在無照明情況下需顯示各種標志。日常生活用品：鐘表盤、手表盤、各種電源開關，電話按鍵，文具玩具，服裝裝飾、飾品等。4．發(fā)光陶瓷材料是具有稀土離子激活特殊晶體結構的新型材料。它125陶瓷刀

陶瓷刀(Ceramic

knife),一種新型廚具，不容易磨損變鈍。優(yōu)點：①衛(wèi)生抗菌：陶瓷晶粒細小，致密度高，可減少細菌孳生機會，不與食物中的酸堿物質反應，讓食物口味完整保留。②抗金屬過敏：陶瓷材質目前廣泛應用于牙材、人工關節(jié)之應用，它與肌膚接觸不會對人體造成金屬過敏現(xiàn)象③易清潔：使用完后可用水直接沖洗，易于清潔。

④材質特殊：陶瓷刀刃由一種先進陶瓷材料所制，抗腐蝕，永不生銹。⑤抗摔：采用陶瓷粉料經過超高溫燒結制成，質地比普通陶瓷緊密得多，相應可以耐受大得多的壓力。缺點：一旦刀刃變鈍，只能用特殊的金剛石磨盤來磨刀刃，價格昂貴。陶瓷刀

陶瓷刀(Ceramic

knife),一種新型廚具126在傳統(tǒng)柴油機或燃氣輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為350℃，鋼和鑄鐵的為450℃，最好的超級耐熱合金的也不能超過1093℃，限制了發(fā)動機的工作溫度(熱效率)。汽缸工作溫度低不僅會由于燃料不能充分燃燒而造成能源浪費，而且使車船飛機的速度受到了很大限制。優(yōu)點：耐高溫陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發(fā)動機，其工作溫度可達1300℃-1500℃。陶瓷發(fā)動機的熱效率高，可節(jié)省30%的熱能，而且工作功率比鋼質發(fā)動機提高45%以上。陶瓷發(fā)動機無需水冷系統(tǒng)，其密度也只有鋼的一半左右，這對減小發(fā)動機自身重量也有重要意義。在傳統(tǒng)柴油機或燃氣輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為35127概述陶瓷的生產過程

將配制好的符合要求的坯料用不同的成型方法，制造出具有一定形狀的坯體，坯體經干燥、施釉、燒結等工序，最后得到陶瓷制品。

成型過程原料處理坯料的制備坯體成型坯體成型方法澆注成型壓制成型熱壓注成型

五、陶瓷的制造概述陶瓷的生產過程成型過程坯體成型方法五、陶瓷的制造128成型基礎（一）．坯料的成型性能坯料對坯體成型工藝的適應性稱坯料的成型性能。坯料分類：可塑泥團泥漿粉料成型基礎（一）．坯料的成型性能坯料對坯體成型129（二）．調整坯料成型性能的添加劑

添加劑種類及其作用：1.解凝膠（又稱解膠劑，稀釋劑）

主要用于注漿成型。應用

粘土質泥漿—無機電解質、有機酸鹽類or聚合物電解質瘠性料漿——有機酸鹽類or聚合物電解質目的

改善泥漿的流動性。成型基礎（二）．調整坯料成型性能的添加劑添加劑種類及1303．潤滑劑

用于壓制成型目的提高粉料的濕潤性，減少粉料顆粒之間及粉料與模具之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度。2．結合劑

用于可塑成型目的

提高可塑泥團的塑性，增強生坯的強度種類有機物及其溶液、無機物質成型基礎3．潤滑劑用于壓制成型目的提高粉料的濕潤性，減少粉料131新型陶瓷生產過程配料坯料制備成型燒結后續(xù)加工(1)配料

制作陶瓷制品，首先要按瓷料的組成，將所需各種原料進行稱量配料，它是陶瓷工藝中最基本的一環(huán)。稱料務必精確，因為配料中某些組分加入量的微小誤差也會影響到陶瓷材料的結構和性能。新型陶瓷生產過程配料坯料制備成型燒結后續(xù)加工(1)配料132(2)坯料制備

配料后應根據(jù)不同的成形方法，混合制備成不同形式的坯料。如用于注漿成形的水懸浮液；用于熱壓注成形的熱塑性料漿；用于擠壓、注射、軋膜和流延成形的含有機塑化劑的塑性料；用于干壓或等靜壓成形的造粒粉料。

混合一般采用球磨或攪拌等機械混合法。

新型陶瓷生產過程(3)成形

是將坯料制成具有一定形狀和規(guī)格的坯體。成形技術與方法對陶瓷制品的性能具有重要意義，由于陶瓷制品品種繁多，性能要求、形狀規(guī)格、大小厚薄不一，產量不同，所用坯料性能各異，因此采用的成形方法各種各樣，應經綜合分析后確定。(2)坯料制備新型陶瓷生產過程(3)成形133新型陶瓷生產過程(4)燒結

是對成形坯體進行低于熔點的高溫加熱，使其粉體間產生顆粒粘結，經過物質遷移導致致密化和高強度的過程。只有經過燒結，成形坯體才能成為堅硬的具有某種顯微結構的陶瓷制品（多晶燒結體），燒結對陶瓷制品的顯微組織結構及性能有著直接的影響。

(5)后續(xù)加工

陶瓷經成形、燒結后，還可根據(jù)需要進行后續(xù)精密加工，使之符合表面粗糙度、形狀、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨與拋光、超聲波加工、激光加工甚至切削加工等。切削加工是采用金剛石刀具在超高精度機床上進行的，目前在陶瓷加工中僅有少量應用。

新型陶瓷生產過程(4)燒結(5)后續(xù)加工134新型陶瓷成型方法一、澆注成型澆注成型：陶瓷原料粉體懸浮于水中制成料漿，然后注入模型內成型，坯體的形成主要有注漿成型（由模型吸水成坯）、凝膠注模成型（由凝膠原位固化）等方式。（一）注漿成型

注漿成型是將陶瓷懸浮料漿注入多孔質模型內，借助模型的吸水能力將料漿中的水吸出，從而在模型內形成坯體。其工藝過程包括懸浮料漿制備、模型制備、料漿澆注、脫模取件、干燥等階段。

新型陶瓷成型方法一、澆注成型（一）注漿成型135空心注漿法示意圖空心注漿法示意圖136空心注漿法示意圖——續(xù)空心注漿法示意圖——續(xù)137產品造型設計材料與工藝——第四章工業(yè)陶瓷及其加工技課件138這是一種最古老也最廣泛使用的成型方法將配料加水或塑化劑制成塑性泥料，后用手工或機加工方法成型。在外力作用下，使坯料產生塑性變形，從而制成生坯。按其操作方法不同，可塑成型可分為雕塑、印坯、拉坯、旋壓和滾壓等種類，目前使用最廣泛的是旋壓和滾壓兩種?？伤艹尚蛡鹘y(tǒng)陶瓷成型方法這是一種最古老也最廣泛使用的成型方法可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法139可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法140旋壓滾壓可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法旋壓滾壓可塑成型傳統(tǒng)陶瓷成型方法141其中，石膏模型和坯料旋轉其中，石膏模型和坯料旋轉1421．懸浮料漿的制備

這是注漿成型工藝的關鍵工序，注漿成形料漿是陶瓷原料粉體和水組成的懸浮液。為保證料漿的充型及成型性，利于得到形狀完整、表面平滑光潔的坯體，減少成型時間和干燥收縮，減小坯體變形與開裂等缺陷，要求料漿具有良好的流動性、足夠小的粘度（<1Pa·s）、盡可能少的含水量、弱的觸變性（靜止時粘度變化?。?、良好的穩(wěn)定性（懸浮性）及良好的滲透（水）性等性能。

矛盾：新型陶瓷的原料粉體多為脊性料。必須采取一定措施，才能使料漿具有良好的流動性與懸浮性，單靠調節(jié)料漿水分是不可能的。新型陶瓷成型方法注漿成型工藝1．懸浮料漿的制備新型陶瓷成型方法注漿成型工藝143

料漿懸浮的方法：（1）控制料漿的pH值，如Al2O3料漿在pH值為3或12時，可獲得較佳的流動性與懸浮能力；（2）加入適當?shù)挠袡C聚合電解質作分散劑，可降低料漿含水量，提高料漿的流動性與懸浮性能。目前生產上采用加入0.3%～0.6%陶瓷粉體的質量分數(shù)的阿拉伯樹膠、羧甲基纖維素、聚丙烯酸銨鹽、聚甲基丙烯酸銨鹽等調制料漿，再配合pH值控制，可降低料漿含水量（料漿中水的質量分數(shù)可低達20%～25%，甚至更低），且具有良好的流動性。料漿通常采用濕法球磨或攪拌調制。最常用的注漿成形模型是石膏模，近年來也有用多孔塑料模的。

新型陶瓷成型方法注漿成型工藝料漿懸浮的方法：新型陶瓷成型方法注漿成型工藝144新型陶瓷成型方法2．注漿方法

有實心注漿和空心注漿兩種基本方法。另外，為了強化注漿過程，鑄造生產的壓力鑄造、真空鑄造、離心鑄造等工藝方法也被用于注漿成形，并形成了壓力注漿、真空注漿與離心注漿等強化注漿方法。

（1）實心注漿

料漿注入模型后，料漿中的水分同時被模型的兩個工作面吸收，注件在兩模之間形成，沒有多余料漿排出。注漿成型工藝新型陶瓷成型方法2．注漿方法（1）實心注漿注漿成型工145新型陶瓷成型方法a)實心注漿b)空心注漿c)離心注漿（2）空心注漿

料漿注入模型后，由模型單面吸漿，當注件達到要求的厚度時，排出多余料漿而形成空心注件。坯體外形由模型工作面決定，坯體的厚度則取決于料漿在模型中的停留時間。

新型陶瓷成型方法a)實心注漿b)空心注146新型陶瓷成型方法（3）強化注漿

在注漿過程中，人為地對料漿施加外力，以加速注漿過程進行，提高吸漿速度，使坯體致密度與強度得到提高。強化注漿法有真空注漿、離心注漿和壓力注漿等。

適用范圍：注漿成型適于制造大型厚胎、薄壁、形狀復雜不規(guī)則的制品。

優(yōu)點：成型工藝簡單，

缺點：勞動強度大，不易實現(xiàn)自動化，且坯體燒結后的密度較小，強度較差，收縮、變形較大，所得制品的外觀尺寸精度較低，因此性能要求較高的陶瓷一般不采用此法生產。

注漿成型工藝新型陶瓷成型方法（3）強化注漿適用范圍：注漿成型適于制147新型陶瓷成型方法（二）

凝膠注模成型

凝膠注模成型：首先將陶瓷細粉加入含分散劑、有機高分子化學單體（如丙烯酰胺與雙甲基丙烯酰胺）的水溶液中，調制成低粘度、高固相（陶瓷原料粉的體積分數(shù)通常達50%以上）含量的濃懸浮料漿;再將聚合固化引發(fā)劑（如過硫酸銨）加入料漿混合均勻，在料漿固化前將其注入無吸水性的模型內;在所加引發(fā)劑的作用下，料漿中的有機單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結構，使?jié)鈶腋×蠞{在模型內原位固化成形。

新型陶瓷成型方法（二）

凝膠注模成型148新型陶瓷成型方法二、壓制成型

壓制成型是將經過造粒的粒狀陶瓷粉料，裝入模具內直接受壓力而成型的方法。（一）造粒

造粒即制備壓制成型所用的坯料，它是在陶瓷原料細粉中加入一定量的塑化劑（如4%～6%的濃度為5%的聚乙烯醇水溶液，作用是使本無塑性的坯料具有可塑性），制成粒度較粗（約20目左右）、含一定水分、具有良好流動性的團粒，以利于陶瓷坯料的壓制成型。新型陶瓷成型方法二、壓制成型（一）造粒149對于新型陶瓷用粉料的粒度，應是愈細愈好，但太細對成形性能不利。造粒質量好壞直接影響成形坯體及燒結體的質量，所以造粒是壓制成形工藝的關鍵工序。在各種造粒方法中，以噴霧干燥法造粒的質量最好，且適用于現(xiàn)代化大規(guī)模生產，目前已廣為采用。

噴霧干燥造粒法：將混合有適量塑化劑的陶瓷原料粉體預先調制成漿料(方法同注漿成形漿料的調制)，再用噴霧器噴入造粒塔進行霧化和熱風干燥，出來的粒子即為流動性較好的球狀團粒。新型陶瓷成型方法對于新型陶瓷用粉料的粒度，應是愈細愈好，但太細對成形性150（二）

壓制方法

壓制方法主要有干壓成形、等靜壓成形和熱壓燒結成形等。

1．干壓成形

將造粒制備的團粒(水的質量分數(shù)<6%)，松散裝入模具內，在壓機柱塞施加的外壓力作用下，團粒產生移動、變形、粉碎而逐漸靠攏，所含氣體同時被擠壓排出，形成較致密的具有一定形狀、尺寸的壓坯，然后卸模脫出坯體。新型陶瓷成型方法（二）

壓制方法新型陶瓷成型方法151

圖干壓成形的密度梯度a)單向加壓b)雙向加壓新型陶瓷成型方法單向加壓時，壓力的不均勻分布更明顯，而且坯體高度與直徑之比愈大，壓力分布愈不均勻。雙向加壓方式是上下壓頭（柱塞）從兩個方向向模套內加壓，壓力分布的不均勻程度減輕，故壓坯密度相對較均勻。

為保證坯體質量，干壓成形時需根據(jù)坯體形狀、大小、壁厚及粉料流動性、含水量等情況，控制好成形壓力（一般為40～100MPa）、加壓速度與保壓時間等工藝參數(shù)。

圖干壓成形的密度梯度新型陶瓷成型方法單向加壓152

優(yōu)點：操作方便，生產周期短，效率高，易于實現(xiàn)自動化生產，適宜大批量生產形狀簡單（圓截面形、薄片狀等）、尺寸較?。ǜ叨葹?.3～60mm、直徑5～50mm）的制品；由于坯體含水或其它有機物較少，因此坯體致密度較高，尺寸較精確，燒結收縮小，瓷件力學強度高。

缺點：

干壓成形坯體具有明顯的各向異性，也不適于尺寸大、形狀復雜制品的生產；所需的設備、模具費用較高。

新型陶瓷成型方法優(yōu)點：新型陶瓷成型方法153新型陶瓷成型方法2.等靜壓成型

是利用液體或氣體介質均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷粒狀粉料置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質傳遞的均衡壓力而被壓實成形的一種新型壓制成形方法。

特點：坯體密度高且均勻，燒結收縮小，不易變形，制品強度高、質量好，適于形狀復雜、較大且細長制品的制造。但等靜壓成形設備成本高。分類：冷等靜壓成形與熱等靜壓成形兩種。新型陶瓷成型方法2.等靜壓成型154新型陶瓷成型方法(1)冷等靜壓成型

在室溫下，采用高壓液體傳遞壓力的等靜壓成形，根據(jù)使用模具不同又分為濕式等靜壓成形和干式等靜壓成形兩種。

冷等靜壓成形a)濕式b)干式模具兩頭并不施壓，適宜成型長型、薄壁、管狀制品效率不高，成型多品種、形狀復雜、產量小和大型制品。新型陶瓷成型方法(1)冷等靜壓成型冷等靜壓成形模具兩頭并155(2)熱等靜壓成形型

在高溫下，采用惰性氣體代替液體作壓力傳遞介質的等靜壓成形，是在冷等靜壓成形與熱壓燒結的工藝基礎上發(fā)展起來的，又稱熱等靜壓燒結。它用金屬箔代替橡膠膜，用惰性氣體向密封容器內的粉末同時施加各向均勻的高壓高溫，使成型與燒結同時完成。

與熱壓燒結相比，該法燒結制品致密均勻，但所用設備復雜，生產效率低、成本高。新型陶瓷成型方法(2)熱等靜壓成形型新型陶瓷成型方法156新型陶瓷成型方法3.熱壓燒結

是將干燥粉料充填入石墨或氧化鋁模型內，再從單軸方向邊加壓、邊加熱，使成形與燒結同時完成。由于加熱加壓同時進行，陶瓷粉料處于熱塑性狀態(tài)，有利于粉末顆粒的接觸、流動等過程的進行，因而可減