關(guān)于陶瓷坯體的成型PPT07.03.2023陶瓷材料學(xué)第1頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.1.1成型方法分類

冷法坯料含水量30～40%石膏模常壓冷法注漿加壓冷法注漿抽真空冷法注漿有模無模等靜壓成型法：使用橡皮膜，坯料含水量1.5～3%干壓成型法：使用鋼模，坯料含水量6～8%

可塑成型法

成型方法坯料含水量18～26%注漿成型法熱法（熱壓注法）：鋼模第2頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.1.2成型方法的選擇

以圖紙或樣品為依據(jù)，確定工藝路線，選擇合適的成型方法。選擇成型方法時，要從下列幾方面來考慮：（1）產(chǎn)品的形狀、大小、厚薄等。

（2）坯料的工藝性能。（3）產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量要求。（4）成型設(shè)備要簡單，勞動強度要小，勞動條件要好。（5）技術(shù)指標(biāo)要高，經(jīng)濟效益要好。第3頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)第二節(jié)注漿成型

注漿成型工藝簡單，適于生產(chǎn)一些形狀復(fù)雜且不規(guī)則、外觀尺寸要求不嚴(yán)格、壁薄及大型厚胎的制品。4.2.1影響泥漿流動性的因素1、固相的含量、顆粒大小和形狀的影響2、泥漿溫度的影響3、粘土及泥漿處理方法的影響4、泥漿的pH值的影響第4頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.2.2注漿過程的物理化學(xué)變化

1.注漿時的物理脫水過程

2.注漿時的化學(xué)凝聚過程:

Na-粘土＋CaSO4＋Na2SiO3→Ca-粘土＋CaSiO3↓+Na2SO4

第5頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.2.3陶瓷坯體的注漿成型

1、基本注漿方法：空心注漿(單面注漿)實心注漿(雙面注漿)空心注漿(單面注漿)

第6頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)實心注漿(雙面注漿)第7頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)2、注漿用石膏模的主要缺陷（1）開裂（2）氣孔與針眼（3）變形（4）塌落（5）粘膜第8頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)第三節(jié)干壓成型

4.3.1干法壓制的基本原理1、粉料的基本性質(zhì)(1)粒度和粒度的分布V=a×b×c=πr3即該顆粒等效半徑為：

第9頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)（2）粉料的堆積性質(zhì)等徑球體堆積形式及孔隙率第10頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)(3)粉料的拱橋效應(yīng)(或稱橋接)第11頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)2、粉料的流動性

粉料自然堆積的外形F=第12頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.2壓制過程坯體的變化

4.3.2.1密度的變化坯體密度與壓力的關(guān)系坯體密度變化率與壓力的關(guān)系第13頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)密度影響因素：1振動或粒度控度2增加壓力3加壓時間4減少摩擦5形狀、尺寸和粉體性質(zhì)孔隙率第14頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.2.2強度的變化

第一階段強度并不大第二階段強度直線提高第三階段強度變化也較平坦坯體強度與壓力的關(guān)系第15頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.2.3坯體中壓力的分布坯體中壓力分布不均勻，H/D比值愈大，則不均勻分布現(xiàn)象愈嚴(yán)重。軸力圖F(x)＝－F－ρgAx第16頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.3加壓制度對坯體質(zhì)量的影響4.3.3.1成型壓力的影響P＝P

1+P

2P

1是靜壓力，克服粉體的阻力；P

2是消耗壓力，粉體對模壁的消耗。第17頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.3.2加壓方式的影響加壓方式和壓力分布關(guān)系圖(橫條線為等密度線)a－單面加壓；b－雙面同時加壓；c－雙面先后加壓；d－四面加壓第18頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.3.3加壓速度的影響開始時壓力小些，加壓速度稍快，利于排氣；接著高壓，緩慢加壓，即減慢加壓速度，延長時間；可以采用多次加壓，逐步放氣，防止氣體導(dǎo)致的裂紋；多次換向加壓，同時振動粉料。“一輕、二重、慢提起”第19頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.3.4添加劑的選用三原則：（1）減少粉料顆粒間及粉料與模壁之間的摩擦，這種添加物又稱潤滑劑；（2）增加粉料顆粒之間的粘結(jié)作用，這類添加物又稱粘合劑；（3）促進粉料顆粒吸附、濕潤或變形，通常采用表面活性物質(zhì)。第20頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.3.5彈性后效加荷卸荷壓力與變形的關(guān)系示意圖彈性后效：外力取消后，彈性力引起坯體的膨脹的現(xiàn)象！第21頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.3.4影響層裂的因素及防止方法

1、氣體的影響。2、坯體水分的影響。3、加壓次數(shù)對層裂的影響。4、壓制時間及壓力的影響。第22頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)第四節(jié)可塑成型

可塑成型主要是通過膠態(tài)原料制備、加工，從而獲得一定形狀的陶瓷壞體。4.4.1可塑成型分類

可塑成型是古老的一種成型方法。我國古代采用的手工拉坯就是最原始的可塑法。常用的可塑成型方法主要是擠壓成型、熱壓鑄成型、膠態(tài)成型等。第23頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)1、擠壓成型

擠壓成型時應(yīng)該注意以下工藝問題：（1）擠制的壓力；（2）擠出速率；（3）擠出管子時，管壁厚度必須能承受本身的重力作用和適應(yīng)工藝要求；（4）擠壓成型的缺陷。第24頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)2、熱壓鑄成型工藝陶瓷熱蠟鑄工藝流程圖第25頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)3、熱壓鑄成型的特點

熱壓鑄成型適用于以礦物原料、氧化物、氮化物等為原料的新型陶瓷的成型，尤其對外形復(fù)雜、精密度高的中小型制品更為適宜。其成型設(shè)備不復(fù)雜，模具磨損小，操作方便，生產(chǎn)效率高。熱壓鑄成型的缺點是，工序較繁，耗能大，工期長，對于壁薄，大而長的制品不宜采用。第26頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.4.2造粒成型造粒類型原料狀態(tài)造粒機理粒子形狀主要適用領(lǐng)域備注熔融成行熔融液冷卻、結(jié)晶、削除板狀、花料狀無機、有機藥品、合成樹脂包含回轉(zhuǎn)筒、蒸餾法回轉(zhuǎn)筒型粉末、液體毛細(xì)管吸附力、化學(xué)反應(yīng)球狀醫(yī)藥、食品、肥料、無機、有機化學(xué)藥品、陶瓷轉(zhuǎn)動型回轉(zhuǎn)盤型粉末、液體毛細(xì)管吸附力、化學(xué)反應(yīng)球狀醫(yī)藥、食品、肥料、無機、有機化學(xué)藥品粒狀大的結(jié)晶析晶型溶液結(jié)晶化、冷卻各種形狀無機、有機化學(xué)藥品、食品噴霧干燥型溶液、泥漿表面張力、干燥、結(jié)晶化球狀洗劑、肥料、食品、顏料、燃料、陶瓷噴霧冷水型熔融液表面張力、干燥、結(jié)晶化球狀金屬、無機藥品、合成樹脂噴霧空冷型熔融液表面張力、干燥、結(jié)晶化球狀金屬、無機、有機藥品使用沸點高的冷卻體液相反應(yīng)型反應(yīng)液攪拌、乳化、懸濁反應(yīng)球狀無機藥品、合成樹脂硅膠微粒聚合燒結(jié)爐型粉末加熱熔融、化學(xué)反應(yīng)球狀、塊狀陶瓷、肥料、礦石、無機藥品有時不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)擠壓成型溶解液糊劑冷卻、干燥、剪切圓柱狀、角狀合成樹脂、醫(yī)藥、金屬板上滴下型熔融液表面張力、冷卻、結(jié)晶、削除半球狀無機、有機藥品、金屬鑄造型熔融液冷卻、結(jié)晶、離型各種形狀合成樹脂、金屬、藥品制品形狀過大就不能造粒壓片型粉末壓力、脫型各種形狀食品、醫(yī)藥、有機、無機藥品壓縮成型機械型板棒機械應(yīng)力、脫型各種形狀金屬、合成樹脂、食品沖孔、切削、研磨乳化型表面張力、相分離硬化作用，界面反應(yīng)球狀醫(yī)藥、化妝品、液晶微膠束第27頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.4.3流延成型1、工藝流程溶劑混磨燒結(jié)促進劑細(xì)磨熟料抗聚凝劑除泡劑烘干再混磨流延真空除氣增塑、潤滑劑粘合劑卷軸待用第28頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)2、流延成型漿料的制備

流延成型用漿料的制備方法是，先將通過細(xì)磨、煅燒的熟瓷粉加入溶劑，必要時添加抗聚凝劑、除泡劑、燒結(jié)促進劑等進行濕式混磨；再加入粘結(jié)劑、增塑劑、潤滑劑等進行混磨以形成穩(wěn)定的、流動性良好的漿料。3、流延成型的特點

流延成型設(shè)備不太復(fù)雜，且工藝穩(wěn)定，可連續(xù)操作，生產(chǎn)效率高，自動化水平高，坯膜性能均勻一致且易于控制。但流延成型的坯料因溶劑和粘結(jié)劑等含量高，因此坯體密度小，燒成收縮率有時高達20～21%。流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷獨石電容器、氧化鋁陶瓷基片等新型陶瓷制品。為電子元件的微型化，超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，提供了廣闊的前景。第29頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.4.4軋膜成型

軋膜成型是將準(zhǔn)備好的陶瓷粉料，拌以一定量的有機粘結(jié)劑(如聚乙烯醇等)和溶劑，通過粗軋和精軋成膜片后再進行沖片成型。1、工藝流程

壓延輥（精軋）增塑劑粘合劑瓷粉水混合，粉碎干燥

混料輥壓（粗軋）成型第30頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)2、軋膜成型用塑化劑坯料聚乙烯醇水溶液聚乙烯醇乙醇甘油蒸餾水塑化劑用量濃度/％用量/ml高壓電容器15353～5壓電喇叭15182濾波器15242壓電陶瓷900g480g240g4000mL18～20各種軋膜瓷料用塑化劑的不同配比第31頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)3、軋膜成型的特點

軋膜成型具有工藝簡單、生產(chǎn)效率高、膜片厚度均勻、生產(chǎn)設(shè)備簡單、粉塵污染小、能成型厚度很薄的膜片等優(yōu)點。但用該法成型的產(chǎn)品干燥收縮和燒成收縮較干壓制品的大。該法適于生產(chǎn)批量較大的1mm下的薄片狀產(chǎn)品，在新型陶瓷生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍。第32頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.4.5注射成型

1、工藝流程瓷粉粘結(jié)劑柱塞式預(yù)塑式螺旋直列式加熱混練用輥機質(zhì)粒壓紋加熱擠壓制粒機混練機低溫粉碎用輥機低溫擠壓成薄片粒狀粉料注射成形一次成型坯脫脂脂燒結(jié)成品第33頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)第五節(jié)其他成型方法

4.5.1紙帶成型

它與流延成型法有些類似，以一卷具有韌性的、低灰份的紙（如電容紙）帶作為載體。讓這種紙帶以一定的速度通過泥漿槽，粘附上合適厚度的漿料。通過烘干區(qū)并形成一層薄瓷坯，卷軸待用。在燒結(jié)過程中，這層低灰份襯紙幾乎被徹底燃盡而不留痕跡。如泥漿中采用熱塑性高分子物質(zhì)作為粘結(jié)劑，則在加熱軟化的情況下，可將坯帶加壓定型。第34頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.5.2滾壓成型

它與軋膜成型有些相似，是以熱塑性有機高分子物質(zhì)作為粘合載體，將載體與陶瓷粉料放在一起，加入封閉式混練器進行混練，練好后再進入熱軋輥箱，軋制成一定厚度引出，用冷空氣進行冷卻，然后卷軸待用。如欲制作其它定型坯帶，則對從軋輥箱出來的坯片，可趁熱進行壓花。此法與前述紙帶成型法均可用以制作垂直多孔筒狀熱交換器，兩者各有優(yōu)點。用滾壓法所制的坯體孔型較好，空氣易于流通，但工藝較難控制。第35頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.5.3印刷成型

將超細(xì)粉料、粘合劑、潤滑劑、溶劑等充分混合，調(diào)制成流動性很好的稀漿料，然后采用絲網(wǎng)漏印法，即可印出一層極薄的坯料。4.5.4噴涂成型

此法所用的漿料與流延法、印刷法相似，但必須調(diào)得更稀一些，以便利用壓縮空氣通過噴嘴，能使之形成霧粒，此法主要用以制造獨石電容器，噴涂時以事先刻制好的掩膜，擋住不應(yīng)噴涂的部分，到一定程度可讓其干燥，干后再作第二次、第三次噴涂，到達預(yù)定厚度時，再更換掩膜，噴上所需的另一漿料。按這種金屬漿料和陶瓷漿料，反復(fù)更換掩膜，交替噴上，以獲得獨石電容器的結(jié)構(gòu)。第36頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)4.5.5爆炸成型

50年代初，爆炸成型最初用于TiC、TaC和Ni粉葉片的成型。炸藥爆炸后，在幾微秒內(nèi)產(chǎn)生的沖擊壓力可達1×106MPa。巨大的壓力，以極快的速度作用在粉末體上，使壓坯獲得接近理論密度和很高的強度。爆炸成型法可以成型形狀復(fù)雜的制品，制品的輪廓清晰，尺寸公差穩(wěn)定，成本較低。目前，爆炸成型法已應(yīng)用于鐵氧體、金屬陶瓷等的生產(chǎn)。第37頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)第六節(jié)坯體的干燥

坯體干燥的目的在于提高其機械強度，有利于裝窯操作并保證燒成初期能夠順利進行。4.6.1干燥過程干燥三個階段第38頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)干燥時隨溫度提高坯料中水的粘度和表面張力的變化020406080100020406080100百分?jǐn)?shù)（%）121-水的粘度；2-表面張力干燥過程中，坯料內(nèi)水分的粘度和表面張力隨溫度升高而降低

第39頁，共45頁，2023年，2月20日，星期日07.03.2023陶瓷材料學(xué)自由含水率（%）

空氣溫度與干燥速率的影響在