陶瓷的成型与烧结工艺课件.ppt

1、第一节第一节 混合料的制备混合料的制备q 混合料的计算与称料混合料的计算与称料 混合料配方的计算的两种基本形式混合料配方的计算的两种基本形式： 1）已知的化学计量式的配料计算；）已知的化学计量式的配料计算； 2）根据化学成分进行的配料计算。）根据化学成分进行的配料计算。 称料时应注意的原则称料时应注意的原则： 1）按组分含量由少到多的顺序称量。）按组分含量由少到多的顺序称量。 2）采用累积称量法称量。）采用累积称量法称量。q 混混 料料 混料的两种基本形式混料的两种基本形式： 1）干混）干混 2）湿混）湿混 根据计算的结果称料，多种组分的原料经过一定的根据计算的结果称料，多种组分的原料经过一定

2、的方法混合均匀的过程称为混料。（在球磨机中的混料过方法混合均匀的过程称为混料。（在球磨机中的混料过程可同时实现粉碎和混合的双重目的。）程可同时实现粉碎和混合的双重目的。）q 塑塑 化化 对于特种陶瓷，由于坯料中没有可塑性，在成形时对于特种陶瓷，由于坯料中没有可塑性，在成形时会出现裂纹，因此有必要在成形前进行塑化处理。会出现裂纹，因此有必要在成形前进行塑化处理。 常用的塑化剂常用的塑化剂： 1）无机塑化剂：粘土等）无机塑化剂：粘土等 2）有机塑化剂：）有机塑化剂： 1）在保证坯料一定可塑性的条件下，尽可能减少塑化）在保证坯料一定可塑性的条件下，尽可能减少塑化 剂的用量。剂的用量。2）选用塑化剂时

3、，需考虑塑化剂在烧结时排除的难易）选用塑化剂时，需考虑塑化剂在烧结时排除的难易 和排除温度等因素。和排除温度等因素。q 造造 粒粒 造粒就是加入塑性剂后，将细颗粒原料制备成粒度造粒就是加入塑性剂后，将细颗粒原料制备成粒度较粗的混合料，以改善其流动性。较粗的混合料，以改善其流动性。第二节第二节 陶瓷的成形方法陶瓷的成形方法q 模压成形模压成形 模压成形是将混合料加入到模具中，在压力机上压模压成形是将混合料加入到模具中，在压力机上压成一定形状的坯体的方法。成一定形状的坯体的方法。 利用液态、气体或橡胶等作为传压介质，在三维方利用液态、气体或橡胶等作为传压介质，在三维方向对坯体进行压制的工艺。冷等静

4、压可分为干式和湿式向对坯体进行压制的工艺。冷等静压可分为干式和湿式两种形式。两种形式。q 冷等静压成形冷等静压成形冷等静压（液体为传压介质）冷等静压（液体为传压介质）冷等静压（气体或弹性体为传压介质）冷等静压（气体或弹性体为传压介质）冷等静压冷等静压 以水为溶剂、粘土为粘结剂和陶瓷粉体混合，配制以水为溶剂、粘土为粘结剂和陶瓷粉体混合，配制成的具有较好流动性的料浆，再将料浆注入到具有产品成的具有较好流动性的料浆，再将料浆注入到具有产品形状的石膏模中成形的方法。形状的石膏模中成形的方法。q 注浆法成形注浆法成形 这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路，利这种成形方法借鉴了金属压铸成形的工艺思路，

5、利用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的用石蜡的高温流变特性，对陶瓷石蜡流体进行压力下的铸造成形。铸造成形。 q 热压铸成形热压铸成形 1）料浆的制备：）料浆的制备：将经过陶瓷粉体与将经过陶瓷粉体与612石蜡和石蜡和0.1 1硬脂酸或油酸表面活性剂加热到硬脂酸或油酸表面活性剂加热到6080再与熔再与熔 化的石蜡混合即可。化的石蜡混合即可。 2）压铸：）压铸：在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。在压缩空气作用下充型，保压冷却，脱模。 借鉴金属的挤借鉴金属的挤压成形和轧制成压成形和轧制成形工艺。形工艺。q 塑性成形塑性成形 将具有将具有可塑性的泥可塑性的泥料，通过挤料，通过挤机嘴成形。

6、机嘴成形。 将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混将陶瓷粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发，形成一层厚膜；调整层厚膜；调整轧辊间距，反轧辊间距，反复轧制，可制复轧制，可制得薄片瓷坯。得薄片瓷坯。 一般用于制备厚度一般用于制备厚度 80m的坯片。的坯片。q 带式成形带式成形第三节第三节 陶瓷的烧结理论陶瓷的烧结理论q 概概 述述 定定 义义： 烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。低、机械性能提高的致密化过程。 烧结驱动力烧

7、结驱动力： 粉体的表面能降低和系统自由能降低。粉体的表面能降低和系统自由能降低。 烧结的主要阶段烧结的主要阶段： 1）烧结前期阶段（坯体入炉）烧结前期阶段（坯体入炉90致密化）致密化） 粘结剂等的脱除：如石蜡在粘结剂等的脱除：如石蜡在250400全部汽化全部汽化 挥发。挥发。 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小，随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小， 颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。隙变得封闭，并孤立分布。 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。 2）烧结后

8、期阶段）烧结后期阶段 孔隙的消除：孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处，晶界上的物质不断扩散到孔隙处， 使孔隙逐渐消除。使孔隙逐渐消除。 晶粒长大：晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。晶界移动，晶粒长大。 烧结的分类烧结的分类：固相烧结（只有固相传质）固相烧结（只有固相传质）液相烧结（出现液相）液相烧结（出现液相）气相烧结（蒸汽压较高）气相烧结（蒸汽压较高）烧烧 结结q 烧结过程的物质传递烧结过程的物质传递气相传质（蒸发与凝聚为主）气相传质（蒸发与凝聚为主）固相传质（扩散为主）固相传质（扩散为主）液相传质（溶解和沉淀为主）液相传质（溶解和沉淀为主）烧结过程烧结过程中的物质中的物质传递传递q 影响

9、烧结的因素影响烧结的因素原料粉末的粒度原料粉末的粒度烧结温度烧结温度烧结时间烧结时间烧结气氛烧结气氛影响因素影响因素第四节第四节 陶瓷的烧结方法陶瓷的烧结方法q 烧结分类烧结分类常压烧结常压烧结压力烧结压力烧结按压力分类按压力分类普通烧结普通烧结氢气烧结氢气烧结真空烧结真空烧结按气氛分类按气氛分类固相烧结固相烧结液相烧结液相烧结气相烧结气相烧结活化烧结活化烧结反应烧结反应烧结按反应分类按反应分类q 常见的烧结方法常见的烧结方法 传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电窑中进行烧结。窑中进行烧结。 热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加热压烧

10、结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时间更短。间更短。 将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。 将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高致密化。致密化。 反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延（反应烧结、气相沉积成形、

11、高温自蔓延（SHS）烧）烧结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、微波烧结等微波烧结等 第五节第五节 陶瓷烧结的后处理陶瓷烧结的后处理q 表面施釉表面施釉釉浆制备釉浆制备涂涂 釉釉烧烧 釉釉 表面施釉是通过高温加热，在陶瓷表面烧附一层玻表面施釉是通过高温加热，在陶瓷表面烧附一层玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异性能的工艺方法。性能的工艺方法。 为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、精确尺寸为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、精确尺寸或去除表面缺陷等，常利用磨削、激光以及超声波等加或去除表面缺陷等，常利用磨削、激光以及超声波等加工方法对其进行处理。工方法对其进行处理。q 陶瓷的加工陶瓷的加工q 陶瓷的封接陶瓷的封接 在很多场合，陶瓷需要与其他材料封接使用。常用在很多场合，陶瓷需要与其他材料封接使用。常用的封接技术有：玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊的封接技术有：玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊接、烧结金属粉末封装等。接、烧结金属粉末封装等。