第二章陶瓷坯料及其成型性能當前第1頁\共有69頁\編于星期二\8點緒言2.4坯料的成型性能◆陶瓷制品的成型方法主要分三類：可塑法成型——基于坯料具有良好的可塑性進行。注漿法成型——基于坯料具有良好的液態(tài)流動性進行。壓制法成型——基于坯料在較大外加壓力下具有良好的固態(tài)流動性及結合性完成。●可塑法成型具有多種實用方法。如：拉坯成型當前第2頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能當前第3頁\共有69頁\編于星期二\8點滾壓成型是由旋坯發(fā)展而得的新工藝，即把旋坯成型的型刀改進為旋轉的滾壓成頭。成型時，利用滾壓頭和模型分別繞自己的軸線以一定速度同方向旋轉。由于滾壓頭的轉動，將模型中的泥料進行滾壓延展成坯體。滾壓成型的方法，按模型的形狀區(qū)分，有陽模滾壓和陰模滾壓兩種。陽模滾壓成型適用于盤、碟類和敞口淺型制品的成型。陰模成型一般適用于碗、杯類制品的成型。由于滾壓成型時坯料承受的正壓力較旋坯大，而剪切力很小，因此要求坯料具有較好的可塑性和較低的含水率。實踐證明，坯料的含水量，應根據器型大小與轉速、陽?；蜿幠！⒗錆L或熱滾等因素而定，一般控制在19~24%之間。主軸轉速與滾頭轉速及兩者的速比，對制品的產量和質量具有直接影響。一般而言，主軸轉速應依據制品大小和成型方式的不同，可在300~500轉/分的范圍內變動。其中陽模滾壓為300~500轉/分，以防因離心力過大而引起飛泥。滾關的轉速一般比主軸小，從而形成一個轉速差，但不宜過大，以利于泥料展開均勻和趕光坯體表面。主軸與滾頭的轉速比，陰模為1：0.5~0.7；陽模為1：0.6~0.8。陽模成型常使用熱滾頭來滾壓，所謂熱滾壓，即在金屬滾頭內裝配電阻絲，使?jié)L頭加熱后與坯泥間產生蒸汽膜而彼此隔開，以防泥料粘滾頭。其滾頭溫度一般控制為100~120度，過低則蒸汽膜薄，滾頭與坯泥不易分離；若溫度過高，易使泥料表面水分蒸發(fā)過快而引起坯體表面出現麻點。當前第4頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能純手工圍筑塑造成型工藝當前第5頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能●注漿法成型舉例空心注漿(單面吃漿)

當前第6頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能實心注漿(雙面吃漿)●注漿法成型舉例當前第7頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能●壓制法成型釉面廣場磚

外墻磚

當前第8頁\共有69頁\編于星期二\8點一、可塑泥料的成型性能2.4坯料的成型性能（一）可塑泥料的流變特性●流變學是研究物體流動和變形的科學，綜合研究物體的彈性應變、塑性變形和粘性流動。物體的流變特性系指其在某一時刻所表現出的應力與應變的定量關系?！絷P于流變學的一些基本知識xyv剪切應力表觀粘度速度梯度●可塑法成型和注漿法成型用坯料的性能都涉及它們的流變特性。當前第9頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能●

幾種基本流體類型ShearthinningShearthickening（脹流型流體）（假塑性流體）（牛頓型流體）當前第10頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能一、可塑泥料的成型性能（一）可塑泥料的流變特性oA●可塑泥料受應力作用而產生變形時，既有短暫的彈性變形階段（OA段），又有塑性變形階段。●但當應力超過彈性形變的極限應力值σy之后，泥料即產生不可逆的假塑性變形，且變形量隨應力的增大而增大。當前第11頁\共有69頁\編于星期二\8點一、可塑泥料的成型性能（一）可塑泥料的流變特性oA●若撤除外加應力，則發(fā)生假塑性變形的泥料只能部分地回復到原狀態(tài)（εy），剩下的不可逆變形部分（εn）叫做“假塑性變形”。εn部分是由于泥料中的礦物顆粒產生了相對位移所致?！瘭襭和εp分別為泥料受力出現裂紋（破壞）時的極限應力值和變形量。

σp和εp的大小取決于所加應力的速度和應力在泥料中擴散的速度。當前第12頁\共有69頁\編于星期二\8點一、可塑泥料的成型性能（一）可塑泥料的流變特性●可塑泥料受外力作用產生變形后，若維持其變形量不變，則泥料中的應力會逐漸減小直至消失。這個應力降到一定值時所需的時間叫做“應力松弛期”?！袢绻尚蜁r泥團的受力時間比其松弛期短得多，則在應力作用期間內，泥料將來不及產生塑性變形（只產生彈性變形）。反之，則將產生塑性變形而能保持變形后的形狀。oA當前第13頁\共有69頁\編于星期二\8點一、可塑泥料的成型性能（一）可塑泥料的流變特性●因此，若要使泥料形成所要求坯體外形，成型時就要使泥料受力時間足夠長，且成型壓力應陸續(xù)、多次地作用到泥料上?！裨谒苄阅嗔系牧髯冃詤抵?，屈服值σy和最大變形量εp對成型過程具有重要意義。oA●成型性能好的泥料應該具有一個較高的屈服值σy和足夠大的εp值。前者可以防止剛剛成型好的坯體因偶然的外力作用產生變形；后者可以保證泥料在成型過程中變形雖大、但又不易產生開裂。當前第14頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能一、可塑泥料的成型性能●改變泥料的含水量，可以改變其中一個流變參數，但同時也會降低另一個特性參數。如右圖所示，隨著含水量增加，σy減小而εp卻增大。●屈服值σy和最大變形量εp是相互關聯的，且往往相互矛盾。●因此，一般可以近似地用（σy×εp）來評價泥料的成型性能。對于一定組成的泥料而言，在合適的含水量條件下，這個乘積達到最大值時，也就意味著它具有最好的成型性能。當前第15頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥料可塑性的因素1.礦物組成。就可塑性強弱而言：伊利石＜高嶺石＜

＜蒙脫石◆可塑性良好的粘土泥料一般應具備以下條件：（1）顆粒細小；（2）粘土礦物解理明顯或完全，尤其呈片狀結構最好；（3）粘土顆粒表面的水化膜較厚。2.顆粒大小及形狀。含水量%（σy×εp）可塑性指數d=0.2μm0.3μm0.5μm1.5μm3.5μm細顆粒泥料的比表面積大，可塑性亦大。板片狀、短柱狀顆粒的比表面積比球狀顆粒的比表面大，故前兩種顆粒容易形成面-面接觸，形成的毛細管力大，相應的泥料可塑性亦大。當前第16頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥料可塑性的因素3.吸附的陽離子種類。粘土膠團之間的斥力（吸引力）影響著泥料的可塑性，而吸引力的大小則決定于粘土的陽離子交換容量及吸附的陽離子種類?！粽惩廖讲煌栯x子時，其可塑性變化的順序與陽離子交換順序相同：H-粘土＞Al3+＞

Ba2+＞

Ca2+＞

Mg2+＞

NH+＞

K+＞

Na+＞

Li+可塑性增大4.液相的性質及含量。液相的性質主要指液相的粘度及表面張力。一般地，高粘度和高表面張力的液體介質能夠提高泥料的可塑性。表面張力可塑性當前第17頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能一、可塑泥料的成型性能4.液相的性質及含量。（二）影響泥料可塑性的因素●液相含量對泥料可塑性的影響如右圖所示：隨著含水量增加，泥料的屈服值降低，最大變形量增大。而最大可塑性指數則對應于一個最佳含水量。當前第18頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能二、注漿坯料（泥漿）的成型性能1.陶瓷泥漿的流變曲線（一）陶瓷泥漿的流變特性1.可塑粘土泥漿2.骨灰漿體3.石英漿體(近似牛頓型)4.氧化鋁漿體（脹流型）5.加入了堿的可塑粘土泥漿當前第19頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（一）陶瓷泥漿的流變特性（1）泥漿濃度如右圖所示。泥漿濃度增大時，流變曲線的形狀基本上不變，只是曲線位置右移，意味著泥漿獲得相同剪切速率所需施加的應力增大，亦即泥漿的屈服值增大。當前第20頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能（一）陶瓷泥漿的流變特性（2）固相顆粒的大小及其分布。就固相顆粒的細度而言，陶瓷泥漿是介于溶膠—懸浮體—粗分散體系之間的一種特殊固液系統(tǒng)，其粒度分布范圍大致在200~0.2μm之間。其中膠體顆粒（＜0.2μm

）很少，但小顆粒（主要由粘土礦物引入）是懸浮體中大顆粒的分散劑，以及大中顆粒移動時的潤滑劑。因此，泥漿體系中大小顆粒之比和顆粒的分布范圍均對泥漿流變性質起著決定性作用，影響情況復雜。（3）電解質的種類和加入量（吸附的陽離子種類及數量）。加入電解質是調節(jié)泥漿流變性和穩(wěn)定性的有效方法。電解質的種類及加入量對泥漿流變性質均影響顯著。當前第21頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（3）電解質的種類和加入量（吸附的陽離子種類及數量）。單獨加入Na2CO3

的高嶺土泥漿的流變曲線●加入量＜1%時，流變曲線形狀沒有太大改變，屈服值降低也不明顯?！窦尤肓繛?%時，泥漿解凝程度最大，屈服值降到最低?！襁^分解凝時，粘度重新增大。η=τ/γ.說明電解質的加入量存在一個最佳值。當前第22頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（3）電解質的種類和加入量（吸附的陽離子種類及數量）。單獨加入六偏磷酸鈉的高嶺土泥漿的流變曲線●解凝效果比碳酸鈉更好，僅需加入0.5%即可達到最大解凝效果——屈服值降到零?！襁^分解凝時，粘度重新增大。η=τ/γ.●加入量＜2%時，泥漿呈脹流型流體特征。加入量＞2%后，泥漿變?yōu)樗苄粤黧w。加入量為2%時，泥漿近乎牛頓流體。當前第23頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能●

幾種基本流體類型ShearthinningShearthickening（脹流型流體）（假塑性流體）（牛頓型流體）當前第24頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（3）電解質的種類和加入量（吸附的陽離子種類及數量）。復合加入Na2CO3和Na2SiO3（1：1）的高嶺土泥漿的流變曲線●隨著加入量的增大，泥漿粘度不斷減小?！窦尤肓繛?%時，泥漿解凝程度最大，屈服值接近于零，觸變環(huán)最小，泥漿近似牛頓流體。●過分解凝時，粘度重新增大（η=τ/γ）.觸變環(huán)也變大。當前第25頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（3）電解質的種類和加入量（吸附的陽離子種類及數量）。瓷器泥漿（含水率31%）加入Na2CO3的流變曲線●瓷器泥漿含有較多的瘠性原料?！耠S著碳酸鈉的加入量增大，泥漿由假塑性流態(tài)改變?yōu)槊浟餍土黧w。當前第26頁\共有69頁\編于星期二\8點2.影響泥漿流變性質的因素（3）電解質的種類和加入量。0%0.4%0.8%1.2%絮凝態(tài),近似賓漢型流體。b)部分解凝態(tài)。呈有一定屈服值的假塑性流體，觸變性最大。c)完全解凝態(tài)。近似牛頓型流體，無觸變環(huán)。d)過分解凝態(tài)。近似牛頓型流體，重現觸變環(huán)，粘度比(c)態(tài)大得多。精陶泥漿加入Na2SiO3的流變曲線當前第27頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（4）陳腐處理。新制的泥漿其流變性能是不穩(wěn)定的，往往需要陳腐一段時間才能穩(wěn)定。陳腐過程中，粘度和屈服值有所增大。1h24h120h288h432h剪切速率剪切應力當前第28頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（5）泥漿的pH值。Differentparticlestructure,differentrheology隨著介質pH值的不同，板片狀粘土顆粒的邊面所帶的電荷情況發(fā)生變化，從而會影響泥漿中膠粒之間的作用力，以及顆粒之間的架構形式，進而影響泥漿的粘度和屈服值。當前第29頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能2.影響泥漿流變性質的因素（6）粘土吸附的可溶性鹽類自然界中的粘土一般都會吸附一些可溶性鹽類，如堿金屬和堿土金屬的氯化物、硫酸鹽等，它們對泥漿粘度的影響各有不同。泥漿粘度當前第30頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能（二）影響泥漿澆注性能的因素1.流動性。泥漿的澆注性能包括泥漿的流動性、成坯速度、脫模難易性、濕坯坯強度及可加工性。影響泥漿流動性的因素包括：（1）泥漿濃度。濃泥漿的流動性差，但若泥漿太稀，澆注成型時成坯速度會降低，且坯體強度低，干燥收縮變大。（2）固相顆粒的大小及形狀。對于一定濃度的泥漿而言，固相顆粒越細——顆粒間平均間距越小、水化膜也越厚——吸引力增大、流動阻力增大——流動性減小。此外，非球形顆粒比球形或等軸顆粒的移動阻力大，即流動性較低。當前第31頁\共有69頁\編于星期二\8點二、注漿坯料（泥漿）的成型性能（二）影響泥漿澆注性能的因素1.流動性。影響泥漿流動性的因素包括：（3）泥漿溫度?！獪囟忍岣?，致分散介質的粘度降低，流動性增大。（4）粘土的處理工藝?！獙嵺`經驗表明，將粘土先經適當的干燥后再調制成漿，有助于改善泥漿的流動性。這與干燥前后的粘土表面吸附的離子溶劑化水膜厚度有關。粘粒粘粒粘粒Na+Na+Na+水化膜水化膜原狀態(tài)脫水后再水化◆在含水量一定的情況下，膠團中結合水量少，將使體系中自由水量增多，流動性增大。當前第32頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素1.流動性。影響泥漿流動性的因素包括：（5）泥漿的pH值。——對于瘠性料漿，調節(jié)其pH值是控制其流動性與穩(wěn)定性的重要方法。26108400.11.010.0100.050100150200粘度，Pa.sζ-電位，mVAl2O3料漿的ζ-電位（虛線）及粘度（實線）與pH值的關系當前第33頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素1.流動性。影響泥漿流動性的因素包括：（5）電解質的作用——影響粘土—水系統(tǒng)的膠團雙電層的厚度及ζ-電位大小。2.成坯速度（模型吸漿速度）。實驗證明，注漿成型時，經過一定時間后，模型表面形成一定厚度的坯體層后，注件的成坯速度主要由水分通過坯體層擴散到模型表面的速度所控制。由理論推導可得出，坯體的成坯厚度與時間的關系為：D=K·t1/2Dt式中K為吸漿（成坯）速度常數。它與下列因素有關：當前第34頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素2.成坯速度（模型吸漿速度）。D=K·t1/2K與下列因素有關：(1)坯體層中的氣孔率（或固相顆粒填充率）。(2)泥漿細度。(3)泥漿溫度（液相介質的粘度）。成坯速度常數顆粒填充率顆粒比表面積泥漿溫度當前第35頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素2.成坯速度（模型吸漿速度）。D=K·t1/2K與下列因素有關：(4)泥漿濃度。(5)注漿壓力（坯體層兩側的壓差）。成坯速度常數泥漿含水率注漿壓力當前第36頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素3.脫模性。模型吸漿結束后，坯體將隨其所含水分的減少而產生收縮，從而與模型分離。脫模性是指坯體脫離模型的難易性，當然，前提是脫模后的坯體形狀保持穩(wěn)定。◆脫模性的表征指標——離模系數G。G=吸漿完畢至離模時，坯體中固相顆粒所占體積百分數的變化。G是一個隨時間增大的量。實際上，G亦代表了濕坯體的干燥速度。G越大且隨時間增加越快，意味著坯體越容易脫模，反之亦然。但實際生產中要求G適當大。若G太大，則坯體在模型內干燥速度快、收縮大，難免產生開裂。影響G的因素有：坯體的致密程度（氣孔率）；坯體的形狀、厚度；模型—坯體的界面結合強度。當前第37頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）影響泥漿澆注性能的因素4.濕坯強度及可加工性。剛脫模時的濕坯強度主要與坯體的含水率、顆粒細度等因素有關。剛脫模后的注漿成型坯體，其在坯體層厚度上存在明顯的水分濃度梯度，但隨著干燥時間的延長，該水分濃度梯度逐漸減小，如下圖示。abcd123422242628坯體含水率，%距模型表面的距離，mm●坯體的可加工性主要取決于濕坯強度。當前第38頁\共有69頁\編于星期二\8點（三）注漿成型過程中的物理化學變化1.物理脫水過程◆石膏模中的毛細管力是泥漿脫水過程的推動力。其大小取決于模型中毛細管的數量、分布及其半徑大小，以及水的表面張力大小。它決定了澆注前期的成坯速度。模型中毛細管兩端的壓差（推動力）：△P=2γ/r。●采用石膏模澆注成型時，既有物理的脫水過程，在模具表面也存在化學的凝聚淀析反應過程。但對坯體形成起主要作用的是物理脫水過程?！舻斈Ｐ捅砻嫘纬闪艘欢ê穸鹊呐黧w后，脫水過程的阻力就主要來自于坯體層，即成坯速度變?yōu)橛伤滞高^坯體層的擴散速度所控制。當前第39頁\共有69頁\編于星期二\8點（三）注漿成型過程中的物理化學變化1.物理脫水過程◆坯體層所產生的阻力大小決定于其致密度（氣孔率）和泥漿性質。泥漿如含塑性粘土越多、瘠性原料越少，固相顆粒越細，則會使坯體層的密度越高，水分透過的阻力越大?！袅硗?，石膏模中的毛細管的大小及分布與模型制造時的“水/膏”比值密切相關。實驗表明，當水/膏=78/100時，注漿過程的總阻力最小，相應地，成坯速度最大。如水/膏＜78/100，則模型中形成的毛細管少，模型阻力大；反之，則是坯體層形成的阻力較大。當前第40頁\共有69頁\編于星期二\8點（三）注漿成型過程中的物理化學變化1.物理脫水過程注漿過程的阻力變化與吸漿（成坯）速度的關系如下圖示。當前第41頁\共有69頁\編于星期二\8點（三）注漿成型過程中的物理化學變化2.化學凝聚過程泥漿澆注成型時，會在泥漿—石膏模界面上發(fā)生如下離子交換反應：Na-粘土+CaSO4+Na2SiO3→Ca-粘土+Na2SO4+CaSiO3↓結果使靠近模壁面處的泥漿變?yōu)镃a-粘土泥漿，并發(fā)生聚沉，同時生成CaSiO3沉淀促使反應不斷向右進行。生成的Na2SO4則隨水分進入模型毛細孔中，烘干時又從中析出。Na-粘土泥漿對石膏模型工作面的溶蝕，一方面將使石膏模工作面逐漸變得粗糙和凹凸不平，另一方面也會逐漸降低石膏模的機械強度。當前第42頁\共有69頁\編于星期二\8點2.4坯料的成型性能三、壓制成型用粉料的成型性能1.粒度及粒度分布（一）粉料的工藝性質粒度：通常以顆粒半徑或直徑表示。非球形顆粒的大小可用一個等效半徑表示。等效半徑系指與非球形顆粒等體積的球體之半徑。2.粉料的堆積特性單一粒徑的顆粒堆積密度低，而有適當顆粒級配的粉料的堆積密度大。中粒粗粒細粒35%32%32%32%29%26%23%粗顆粒50%中顆粒10%細顆粒40%當前第43頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能3.粉料的拱橋效應（一）粉料的工藝性質粉料堆積體中，顆粒相互搭接，形成拱橋形空隙的現象叫做拱橋效應。粗大、光滑的球形顆粒堆積時，不易形成拱橋效應。相反，細顆粒重量小，比表面大，顆粒間附著力大，容易形成拱橋，尤其是當顆粒呈不規(guī)則的多面體時。4.粉料的含水率及水分分布均勻性◆生產要求是：含水率適當，且水分分布均勻。粉料堆積時的拱橋效應當前第44頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能（一）粉料的工藝性質5.粉料的流動性●自然休止角α的概念?！穹哿系牧鲃有钥捎闷渥匀恍葜菇铅羴肀碚?。一般粉料的α角為20°~40°.●粉料的流動性與其粒度分布、干濕程度、顆粒大小及形狀、以及顆粒的表面狀態(tài)等因素有關。◆流動性差的粉料會影響其在模具中的充填速度和密實度，進而影響坯體的成型質量。當前第45頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能（二）粉料的致密化過程1.密度的變化陶瓷粉料在受壓密實的過程中，其密度變化一般可分為三個階段，如右圖所示。坯體密度隨成型壓力的變化（對于塑性粉料，圖中階段2是極不明顯的，幾乎不存在。）階段1：松散堆積的粉料在外壓作用下，迅速填充空隙，使密度迅速增大。階段2：壓力增大，但未達到顆粒的極限變形壓力，還不足以使顆粒產生嚴重的變形或斷裂，不能形成面—面接觸，故密度增大緩慢。當前第46頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能（二）粉料的致密化過程1.密度的變化坯體密度隨成型壓力的變化（對于塑性粉料，圖中階段2是極不明顯的，幾乎不存在。）階段3：當壓力增大超過顆粒的極限變形壓力后，將使顆粒產生嚴重的變形或斷裂，形成面—面接觸，甚至再次進行一定程度的位移、重排，使坯體中的殘留空隙基本得以排除，從而在此引起坯體密度的顯著增大。當前第47頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）粉料的致密化過程1.密度的變化粉料在單面受壓成型過程中，任一時刻t時坯體中的殘余空隙率可用下式表示：(V－Vth)=(V0－Vth)e–kpt/η式中：Vth——極限空隙率（理論空隙率），在粉料性能和加壓工藝參數一定的情況下可視為常數，理想情況下Vth=0.V0、V——分別為受壓時間為0、t時的空隙率。P——成型壓力。

η——粉料的內摩擦力。k——與模具形狀、粉料性質有關的比例系數。由上式可知：當前第48頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）粉料的致密化過程1.密度的變化(V－Vth)=(V0－Vth)e–kpt/η（1）粉料裝模時的自然堆積空隙率V0越小，則成型后的坯體空隙率V也越小。因此，因盡量提高粉料在模具中的堆積密度。（2）增大成型壓力P，可使V減小。但實際生產中往往受到設備本身的限制。（3）延長受壓時間t可減小V,但這會降低產量。（4）減小粉料顆粒的內摩擦力η，可使V減小。（5）坯體（模具）形狀、尺寸及粉料性質也會影響坯體的成型密度及密度均勻性。當前第49頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）粉料的致密化過程1.密度的變化（1）采取適當的造粒工藝，使粉料具有合理的顆粒級配和良好的流動性。（2）添加適當的外加劑以減小粉料顆粒間內摩擦力η。（3）在設備性能允許的前提下，適當增大成型壓力P?！籼岣吲黧w密度的有效工藝途徑：2.強度的變化坯體強度與成型壓力的關系成型壓力坯體強度123陶瓷粉料在受壓密實過程中，形成的坯體強度隨著壓力的增大也可大致分為三個階段，如右圖所示。階段1：松散堆積的粉料在外壓作用下，迅速填充空隙，使密度迅速增大。當前第50頁\共有69頁\編于星期二\8點（二）粉料的致密化過程2.強度的變化坯體強度與成型壓力的關系成型壓力坯體強度123階段1：雖然此階段坯體的氣孔率減小，密度明顯增大，但坯體顆粒仍未發(fā)生足夠的變形，故顆粒間的接觸面積仍小，坯體強度不大。階段2：由于壓力增大，顆粒變形嚴重，接觸面積大大增加，故坯體強度也增加迅速。階段3：坯體密度趨于穩(wěn)定，故強度變化也逐漸趨于穩(wěn)定。不言而喻，坯體的強度和密度是正比關系：SD當前第51頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能（二）粉料的致密化過程3.坯體中的壓力分布（密度差別）單面加壓時皮體內部的壓力分布情況示意圖壓制成型時，由于粉料顆粒間的內摩擦力，以及粉料和模壁間的外摩擦力的存在，會造成成型壓力的損失，從而造成坯體中壓力分布的不均勻，最終造成坯體的密度不均勻。而且，制品的高徑比（H/D）越大，這種不均勻性越嚴重?！衽黧w各部位的的密度如果相差太大，則在干燥和燒成時容易因收縮不一致而產生變形。當前第52頁\共有69頁\編于星期二\8點（三）影響壓制成型坯體質量的因素1.成型壓力●成型壓力的確定，一要考慮坯料的性能，二要考慮坯體的大小、形狀及厚薄，以及坯體的質量（強度）要求。壓制成型時所施加的壓力主要用于克服以下兩個阻力：（1）粉料的內摩擦力和使粉料變形的阻力；（2）粉料與模壁的摩擦力（外摩擦力）。2.加壓方式單面加壓雙面同時加壓雙面先后加壓各方均勻加壓當前第53頁\共有69頁\編于星期二\8點三、壓制成型用粉料的成型性能（三）影響壓制成型坯體質量的因素3.加壓速度及次數“一輕、二重、三加壓、慢提起”4.添加劑的作用在粉料中加入適當的添加劑，可以減小顆粒的內摩擦力及其與模壁間的外摩擦力，增強顆粒間的粘結力，從而提高坯體的強度和密度，并改善其均勻性。5.粉料的工藝性能。當前第54頁\共有69頁\編于星期二\8點2.5調節(jié)坯料成型性能的添加劑●對各種添加劑的共同要求是：與坯料不發(fā)生化學反應，不會影響產品的質量性能；分散性好，易與坯料混合均勻；有機物質能在較低溫度下燒盡，且灰分少；氧化分解的溫度范圍寬些，以防引起坯裂。根據外加劑的作用，陶瓷生產中用于調節(jié)坯料性能的添加劑主要有三種：（1）解凝劑（稀釋劑）：用于改善泥漿的流動性、穩(wěn)定，同時使泥漿具有較高濃度、較低含水率。（2）塑化劑（結合劑）：用以改善坯料的可塑性，提高生坯的強度。（3）潤滑劑：用于提高粉料的濕潤性，減小粉料顆粒間及粉粒與模壁間的摩擦力?！駥嶋H上，一種添加劑的作用不是單一的，往往兼具其他作用。一些表面活性劑既可作解凝劑，又具有潤滑劑的作用。當前第55頁\共有69頁\編于星期二\8點2.5調節(jié)坯料成型性能的添加劑一、泥漿用稀釋劑（一）稀釋劑的稀釋機理兩種情況：1.稀釋劑與粘土發(fā)生陽離子交換反應，提高泥漿的ζ-電位，從而改善泥漿的流動性和穩(wěn)定性。——各種無機及有機鹽類電解質。2.稀釋劑分子吸附于料漿膠粒的表面，形成一種保護膜，從而阻礙膠粒聚結沉降，改善泥漿的流動性和穩(wěn)定性?！鞣N聚合物電解質。當前第56頁\共有69頁\編于星期二\8點2.5調節(jié)坯料成型性能的添加劑一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類無機鹽類電解質——主要用于粘土質泥漿有機鹽類電解質聚合物類電解質既可用于粘土質泥漿，亦可用于瘠性料漿?！褡鳛橄♂寗┑臒o機和有機鹽類電解質通常應具備以下條件：（1）能直接離解或水解，離解出（水化能力強的）堿金屬離子，并使泥漿系統(tǒng)成呈堿性。

（2）其陰離子能與料漿中的有害離子形成難溶鹽或穩(wěn)定的絡合物。當前第57頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類1.無機鹽類稀釋劑●大多為無機酸的鈉鹽，常用的有：水玻璃、碳酸鈉、NaOH、焦磷酸鈉（Na4P2O7）、六偏磷酸鈉（NaPO3）6等。其用量一般為0.3~0.5%?！舾鞣N稀釋劑的加入量及稀釋效果與粘土類型密切相關。對高嶺土泥漿稀釋效果最好的是水玻璃，其次是Na2CO3。1:NaOH2:Na2CO33:Na2SiO3123電解質加入量不同電解質對高嶺土泥漿的解凝效果粘度，Pa.s當前第58頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類1.無機鹽類稀釋劑◆稀釋劑的稀釋效果還與粘土吸附的陽離子種類有關。當粘土是較純的H—粘土時，則水玻璃、碳酸鈉的稀釋效果不如NaOH和單寧酸鈉。因為：蘇州土是一種H—粘土，實踐證明，純堿和水玻璃都不易使其解凝。Na2CO3Na2SiO3NaOHR--COONa+H--粘土Na--粘土+H2CO3H2SiO3H2OR--COOH上述反應生成的R—COOH和H2O的離解度要比H2CO3和H2SiO3小得多；后兩者離解度較大，從而使泥漿中的H+濃度較大，抑制了離子交換反應的進行。當前第59頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類1.無機鹽類稀釋劑◆“稀釋效果與粘土吸附的陽離子種類有關”還體現在同一種電解質對吸附了不同陽離子的粘土泥漿表現出不同的解凝效果。如右圖所示，焦磷酸鈉對NH4—粘土泥漿具有最佳的解凝效果，其次是Na-粘土泥漿。當前第60頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類1.無機鹽類稀釋劑●須知，使用解凝劑不僅會改變泥漿的粘度，也會影響其澆注性能和生坯的某些性質（如強度、干燥性質）。◆因此，生產上經常同時采用Na2CO3和Na2SiO3作稀釋劑，以調節(jié)成坯速度和坯體強度。單用水玻璃，坯體脫模后硬化快、易開裂；單用碳酸鈉，坯體硬化慢、易變形。當前第61頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類1.無機鹽類稀釋劑◆應當指出：（1）Na2CO3吸潮后會變成NaHCO3，后者是一種絮凝劑。故對碳酸鈉要注意檢測其純度、注意防潮。（2）注意使用適當模數[n=SiO2/Na2O]的水玻璃作解凝劑。水玻璃的化學組成存在一個較寬的范圍Na2O·(1.6~4)SiO2。陶瓷工業(yè)上用的是模數為2~3的水玻璃。水玻璃組成對陶器泥漿的解凝效果當前第62頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類2.有機酸鹽類稀釋劑◆這類電解質主要有腐殖酸鈉、單寧酸鈉、檸檬酸鈉等。它們的稀釋機理及作用規(guī)律與無機酸鹽類稀釋劑類似——①離解出的Na+吸附于泥漿中的粘土膠粒上，增大泥漿的ζ-電位；②有機酸根離子與泥漿中的有害離子形成難溶性鹽或絡合物。●腐殖酸鈉的用量不超過0.25%,單寧酸鈉的用量一般為0.3~0.6%。當前第63頁\共有69頁\編于星期二\8點一、泥漿用稀釋劑（二）稀釋劑種類3.聚合物類電解質這類電解質常用的有：羧甲基纖維素、聚丙烯酸鹽、木質素磺酸鹽、阿拉伯樹膠等，它們都是水溶性聚合物。聚合物電解質的稀釋效