陶瓷制作过程
陶瓷制作过程如下:
1.练泥:从矿区采取瓷石,开始是人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状,淘洗,除去杂质,沉淀后制成砖状的泥块。然后再用水调和泥块,去掉渣质,用双手搓揉使得泥团中的空气挤压出来。这种瓷石加工方法历史悠久,应与景德镇制瓷历史同步。
2.拉坯:拉坯是成型的第一道工序。景德镇瓷器名扬天下,除当地“天赐”的优质黏土之外,基本上是那些“鬼斧神工”的技艺将这些普通的“东西”变成了人类的“宠物”。拉坯成型首先要熟悉泥料的收缩率。
3.印坯:印模的外形是按坯体内形弧线旋削而成的,将晾至半干的坯覆在模种上,均匀按拍坯体外壁,然后脱模。
4.利坯:将坯覆放于辘轳车的利桶上,转动车盘,用刀旋削,使坯体厚度适当,表里光洁,这是一道技术要求很高的工序。
这道工序首先是把黄色的泥坯放在所谓利坯车上,然后坐在车上,用专门工具使器物表面光洁,形体连贯、一致,而使泥坯陈显出皓白的颜色,是陶瓷成型中极为重要的工序,最终确定着器物的形状。
5.晒坯:将加工成型后的坯摆放在木架上晾晒。
6.刻花:用竹、骨或铁制的刀具在已干的坯体上刻画出花纹。
7.施釉:施釉工艺是古陶瓷器制作工艺技术的一种,是在成型的陶瓷坯体表面施以釉浆。主要有蘸釉、荡釉、浇釉、刷釉、洒釉、轮釉等七种方法,按坯体的不同形状、厚薄,采用相应的施釉方法。上自元代以后,中国瓷器彩绘装饰的历史。
8.烧窑:首先把陶瓷制品装入匣钵,匣作用是防止瓷坯与窑火直接接触,避免污染,尤其对白瓷烧造最为有利。烧窑时间过程约一昼夜,温度在1300度左右。先砌窑门,点火烧窑,燃料是松柴,把椿工技术指导,测看火候,掌握窑温变化,决定停火时间。
9.彩绘:釉上彩如五彩、粉彩等,是在已烧成瓷的釉面上描绘纹样、填彩,再入红炉以低温烧烘,温度约700—800度。烧窑前即在坯体素胎上绘画,如青花、釉里红等,则称为釉下彩,其特点是彩在高温釉下,永不退色。
陶瓷生产工艺详细流程:
坯釉原料进厂后,经过精选、淘洗,根据生产配方称量配料,入球磨细碎,达到所需细度后,除铁、过筛,然后根据成型方法的不同,机制成型用泥浆压滤脱水,真空练泥,备用;对于化浆工艺,把泥浆先压滤脱水,后通过加入解凝剂化浆,除铁、过筛后备用;对注浆成型用泥浆,进行真空处理后,成为成品浆,备用。
成型工序:分为滚压成型和注浆成型。然后干燥、修坯,备用。
烧成工序:在取得白坯后,入窑素烧,经过精修、施釉,进行釉烧,对出窑后的白瓷检选,得到合格白瓷。
彩烤工序:对合格白瓷进行贴花、镶金等步骤后,入烤花窑烧烤,开窑后进行花瓷的检选,得到合格花瓷成品。
包装工序:对花瓷按照不同的配套方法、各种要求进行包装,即形成本公司的最终产品,发货或者入库。
拓展知识陶瓷的干燥是陶瓷的生产工艺中非常重要的工序之一,陶瓷产品的质量缺陷有很大部分是因干燥不当而引起的。陶瓷的干燥速度快、节能、优质,无污染等是新世纪对干燥技术的基本要求。
(1)操作压机,进行陶瓷坯体的压型;
(2)操作成型设备,进行陶瓷坯体浇清高成型;
(3)操作干燥设备,进行陶瓷坯体的素烧;
(4)操作喷雾机具,进行陶瓷表面施釉;
(5)维护设备,处理故障。
下列工种归入本职业:
陶瓷机械成型工,陶瓷注浆成型工,陶瓷手工成型工,建筑卫生陶瓷成型工,电子陶瓷模压成型工,电子陶瓷挤制成型工,电子陶瓷注铸成型工,电子陶瓷薄膜成型工,电子陶瓷生坯机加工,电子陶瓷瓷件磨工
小编个人觉得陶瓷工是一个非常不错的工作,每天能够和各种各样的瓷器以及泥土生活在一起,仿佛生活节奏都慢了下来。中国的瓷器在世界上都是享誉盛名的,甚至瓷器的英文单词和中国的英文单词翻译过来还是一样的。陶瓷工这个工作虽然看似非常美好,不过也会有一些职业方面的危害因素,比如粉尘比较多,噪声比较多,而且经常在高温环境下工作,需要做好保护措施。
陶瓷工厂一般也是在车间里面生产的,所以粉尘比较多,污染也比较严重。尤其是在进行配料以及粉碎打磨的过程中,粉尘的浓度非常高,所以为了降低粉尘的浓度,消除工作方面的隐患,就应该做好通风和除尘方面的处理,提前要安装好管道,准备好防尘罩。在工作的过程中必须要戴好防尘的面罩,而不是口罩,因为面罩的封闭性要好一些。
陶瓷工在工作的时候,噪音也是一个没法摒弃的因素,甚至会对人体造成危害。因为只要旁边有机器,就一定会有噪音,尤其是在进行粉碎和打磨的时候,噪音污染是非常严重的。作为一个陶瓷工,想要降低对自己耳朵的伤害,可以适当的建议让企业将厂房给扩大,并且那些容易发出噪音的地方都要给隔离起来进行封闭隔离式的作业,陶瓷工个人可以准备一些耳塞或者是耳罩。
在烧制陶瓷的过程中,肯定要离窑炉以及锅炉比较近,这就属于高温作业了,是非常危险的。陶瓷工这个时候尽量离那些大型的机器远一些也要穿好隔热服,在工作的过程中,工厂方面应该按照工作的性质给工人发安全帽,防护眼罩以及隔热面罩和手套。陶瓷行业其实和其他行业一样,也有自己的职业特点和危险因素,个人在工作的过程中,只能够加强安全意识,防止自己出现职业病。
瓷砖生产主要工艺:
1、原料球磨制浆:
球磨是将各种原料按照一定配比,通过研磨把不同粒状的原料变成泥浆的过程。它要求球磨加工好的泥浆达到规定的细度、水分和流动性等工艺参数;主要设备为各种吨位的球磨机、浆池等。
2、喷雾塔制粉:
制粉是把高压雾化的泥浆通过热风炉提供的热风在喷雾塔内进行热交换,使泥浆变成粉料的过程。主要控制工艺参数是粉料水分、颗粒级配、容重等。主要设备是喷雾塔。制粉工艺非常重要,通常以“目”的大小来区分粉料质量高低。
3、料仓陈腐与储料:
将备制好的粉料存入料仓中,内部一些有机物腐蚀使其具有一定粘性、水分均匀等,最终使该批粉料各项物理性能基本一致以满足成型、干燥与烧成的要求。主要设备为若干料仓。其中以福建产区生产外墙砖厂家储料罐为最多,有的达几十个。
4、压制成型:
成型主要是把粉料通过大吨位压机压制成一定规格的坯体。它决定产品的规格、厚度等,控制要点是成型压力、厚度及厚度差异,要预防分层、角裂、大小头、大小腰以及裂砖缺陷出现;主要设备为压机,各种型号布料设备等。
目前压制成型不仅仅专指加压成型作用,而且具有产品表面装饰(目前不涉及仿古砖)等重要功能。目前陶瓷大板生产最大国产压机吨位已达16800吨
5、干燥:
成型后的坯体进入干燥窑后将粉料带来的多余水分蒸发到规定的范围的过程叫做干燥,其作用是提高半成品强度,达到釉线运行和印花工序的强度要求。由于水分蒸发时易出现开裂,所以控制水分蒸发速度和运行速度是相当关键的。主要设备为干燥窑。
6、印花工艺(抛光砖采用布料工艺):
无机色料经工艺处理(按配方调配溶解)后通过花网印在干燥后的砖坯表面,达到表面装饰效果的过程叫印花。该环节重点控制印花前坯体温度和印花后的喷水量,否则极易出现阴阳色、蒙花、缺花、色差等缺陷;主要设备有花机、釉柜及其辅助装置等,有些仿古砖还会用到辊筒印花。
7、烧成:
经过表面初步装饰完毕的砖坯不具备使用性能,需要进一步提高强度等物理指标,它通过窑炉高温(1200℃左右)煅烧完成,抛光砖生产常用辊道窑,以发生炉煤气、重油或柴油为燃料,它是产品定性过程。生产过程中易出现变形、过烧溶洞、色差、落脏、二次变形等缺陷。主要设备为烧成窑。
8、抛光:
抛光,顾名思义就是把窑炉煅烧出来的半成品表面进行打磨处理,使其表面具备一定的光泽度的过程,产品在该工序中定型。它需要控制切削量,切削量的多少要根据产品而定,渗花砖通常在0.6毫米左右,抛光后产品的光泽度要求在95度以上。
生产中的缺陷以对角线、弯边、光泽不均或不起光、崩角、崩边为主。常规抛光外,近年出现了柔抛工艺。
扩展资料
作为社会化大生产的陶瓷生产过程,和其他一些行业的生产过程相比较,具有以下几个特点:
1、陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程,连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产,顺序经过连续加工,最后成为成品,整个工艺过程较复杂,工序之间连续化程度较低。
2、陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。
3、陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期,是指从原材料投入生产开始,经过各道工序加工直到成品出产为止,所经过的全部日历时间。
4、陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵、硼板等消耗量大。
5、陶瓷生产需要消耗大量的能源,如 煤炭、天然气、电能。
6、运输是陶瓷企业生产过程的重要环节。陶瓷生产过程使用的原料品种繁多,生产出的半成品、成品及产生的余料、废料等,具有数量多运输量大的特点。
7、陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前我国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源,会排出不少的烟气,企业对此要严格控制烟尘浓度和二氧化硫浓度,使之符合国家允许的排放标准。力争采用电阻式隧道窑炉或煤气烧窑,减少对大气的污染。
8、陶瓷生产过程的专业化和协作水平较低。长期以来,陶瓷工业企业问的相互协作配合水平不高,大而全、小而全的“全能”工厂比重大,辅助性服务方面的专业化、社会化程度低。
参考资料来源:
百度百科-陶瓷
陶瓷产品种类繁多,生产工艺复杂。不同的产品有不同的具体要求。每个过程都必须由过程工程师领导、监控和控制,以生产出合格的产品。几千年来,中国陶瓷工业一直在从手工作坊向大规模生产转变。目前陶瓷厂的工作环境还是比较好的,没有以前那么辛苦了,因为增加了很多自动化设备,不需要太多的人工做事情,只需要辅助机器。此外,陶瓷工人的分工也有很多种,每种分工的工作环境也不同。
我想我不会选择这个工作,因为我从小就接触这个行业,家里附近也没有类似的企业,也不想出去工作。就业是21世纪非常重要的问题,陶瓷工人是一个特殊的职业。但是,无论什么时候,陶瓷工人的就业前景都非常好。学完陶瓷艺术,一方面可以做陶瓷作品,另一方面也可以教逃跑和相关的制作步骤。这些都是陶瓷工人未来的工作前景和一系列的工作安排,所以从目前来看,陶瓷技师的就业前景还是比较好的。
其实景德镇有很多年轻人。他们都选择来到这个地方赚取他们的第一桶金。他们选择这个职业的原因是因为他们对陶瓷的热爱。他们认为可以用这样的职业来表达内心的想法,可以继续实现自己的梦想,推广陶瓷文化。这对于他们来说是一个意想不到的收获,所以选择这个职业的目的很简单,那就是他们想要实现自己的梦想。
如果你想在未来有更好的发展,那么你的陶瓷造型打样和模具翻模的能力,以及陶瓷造型和装饰设计的能力,都需要充分掌握。同时,陶瓷装饰的形式和材料特性,陶瓷成型工艺的制造技术,如灌浆、毛坯印刷和毛坯绘制等都应该是优秀的。只有这样,未来的发展才能像你想象的那样美好。
在配料中加入较多水分(25—32%),调成泥浆,注入有吸水性的石膏模子内,吸去一部分水分,脱模即得生坯。坯泥练好后,就可以把它做成各种器物的形状,这种工作,在陶器工厂中称为成型。
如果你到陶瓷工厂的成型车间去参观一下,你就会为陶瓷工人的高度熟练的技能而赞叹不已。一段段练好的坯泥,到了他们的手里,就会变成各种各样的东西。他们用神奇的双手和各种成型设备把坯泥做成碗、碟、杯、盘、茶具、咖啡具、酒具以及台灯座。花瓶、各种雕塑以及绝缘子、火花塞、变压器套管、油开关、避雷电瓷管、灭孤军、电容器等等。然后,把它们一排排、一层层地送入干燥器中进行干燥,干燥后助产品上釉后就可以送入窑炉中进行股烧。
由于陶瓷制品种类繁多,坯料性能各免制品形状大小,烧成温度以及对制品性能的要求和质量的严格性不同,所用的成型方法也多种多样。下面作一简略的介绍。
注浆成型是把泥浆浇注在石膏模中使之成为制品的一种成型方法。花瓶、品锅、茶壶、糖缸、奶位、调爱等形状较复杂的制元多果用注浆法成型。注桨成型法较为简单,即将坯料制成的泥浆注入石膏模型中,因石膏棋有吸水性,所以,靠近模型内壁的部分泥浆中的水份,被多孔质的石膏吸吮而在石奋模内壁形成与模型内壁同样形状的泥层,这个泥层随着时间的增加而加厚。停一段时间后,倾去投中多余泥浆,而靠近石奋模型内壁的泥料层则留在模型内;再过一段时间,泥层自然地收缩而与模型脱离,即可把形成的粗坯取出。
注浆成型法,在陶瓷工业中使用很广。
陶瓷在生活中还是较为常见的,不少人对于陶瓷是如何制成的很是好奇。那么,陶瓷是怎样炼出来的呢?
陶瓷是怎样炼出来的?
一、选材
制作一个好的瓷器,选材是第一步,通过一系列的步骤将陶土中的杂质都去掉,才能保证陶器的质量。同时,淘好的陶泥并不能立即使用,要将其分割开,摞成柱状或者砖状,以便于储存和拉坯。
二、制坯
“制坯”,顾名思义,就是将陶泥原材料通过各种各样的技法捏塑成型,这是一个陶器工艺品最初的原型,也是决定其实用性能的过程。
1、拉坯成型法:将摞好的陶泥放入大转盘内,通过旋转转盘,用手及拉坯工具,将陶泥拉成陶坯。适用于制作圆形、弧型等浑圆的造型,比如盘子、碗、罐子等等。
2、泥板成型法:利用陶土碾成、拍成或切割成板状,来镶控制作器物的方法,叫做泥板成型法,传统的紫砂器就是用泥板成型来制作的。
3、泥条盘制法:用泥条盘制法制作陶艺,泥条可以自由地弯曲与变化,方便制作一些比较复杂的、不太规整的、较随意的陶塑,是陶艺成型技法中最为方便、造型表现力最强的技法之一。
4、徒手捏制法:顾名思义,就是陶器制作匠人们根据需要徒手捏成陶器的造型,这种技法不仅可以直接的表达作者的构想,更能体现作者的工艺水平。
5、模具注浆法:用干燥的石膏模具,将制备好的坯浆注入模具中,制成所需要的坯件,这是制坯过程中最为简单的一种技法。
三、彩绘
用各种人造着色无机化合物、天然着色矿物或金属着色材料,在陶瓷制品上画出花纹装饰的过程即称作彩绘,彩绘一般分为釉下彩和釉上彩两种。
1、釉下彩:直接在成型的泥坯上进行彩绘,然后上釉入窑烧制,釉下彩陶主要包括青花、釉里红等。
2、釉上彩:在已经烧好的瓷器釉面上进行彩绘,二次入窑低温烧制。釉上彩陶主要包括斗彩、釉上五彩、粉彩、墨彩、珐琅彩等。
四、施釉
釉是附着在陶体表面的玻璃质层,使陶器表面光滑,不透水,易清洁,并提高陶瓷的装饰性。画好的陶坯,表面粗糙,上好釉后则全然不同,光滑而又明亮。
1、荡釉:将釉浆注入坯内,并轻轻晃动,使上下左右均匀上釉,然后迅速倒掉过剩的釉浆。
2、蘸釉:将瓷坯浸入釉盆里,当口沿与釉面平齐时立即提出瓷坯。
3、涂釉:涂釉又称刷釉,方法是用毛笔或刷子蘸取釉浆均匀的涂在釉体表面,多用于长方形或有棱角的器物。
五、烧窑
陶瓷器烧制基本都在窑炉内进行,其中陶器的烧成温度为600—1100度,瓷器的烧成温度为1250度—1450度。同时,在烧窑时,窑内空气供给充分与否,烧出的瓷器色调也不同,其中空气供给充分的称为氧化焰,不充分的称为还原焰。
特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下
所示:
特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量
成形方法 结合剂举例 <;结合剂用量(质量%)
千压法聚乙烯醇缩丁醛等 1~5
浇注法 丙烯基树脂类 1~3
挤压法 甲基纤维素等 5~15
注射法 聚丙烯等 10~25
等静压法 聚羧酸铵等 0~3
结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂(具有分散剂和润滑功能)等,为满足成形需要,通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂,要考虑以下因素:
1)结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力(yoc)或表面自由能(yos)比结合剂的表面张力(yoc)大时,才能很好地润湿。
2)好的结合剂易于被粉料充分润湿,且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时,在相互分子间发生引力作用,结合剂与粉料间发生红结合(一次结合),同时,在结合剂分子内,由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力(二次结合)。虽然水也能把杨料充分润湿,但水易挥发,分子量较小,内聚力小,不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序,用基表示可排列如下:
一CONH一>;-CONH2>;一COOH>;一OH>;-NO2>;-COOC2H5>;一COOCH5>;-CHO>=CO>;-CH3>= CH2>;-CH2
3)结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿,希望分子量小,但内聚力弱。随着分子量增大,结合能力增强。但当分子量过大时,围内聚力过大而不易被润湿,且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动,此时要适当加入增塑剂,在其容易润湿的同时,使结合剂更加柔软,便于成形。
4)为保证产品质量,还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质,使产品产生有害的缺陷。
在原料配制中,用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合,达到分散,尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量,粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响,吸附在原料粒子表面上,通过立体稳 定化效果,起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中,结合剂给原料以可塑性,具有保水功能,提高成形体强度和施工作业性。一般来说,结合剂由于妨碍陶瓷的烧结,应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此,要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料,才能确保产品质量。 氮化硅等特种陶瓷材料具有高强度、高耐磨性、低密度(轻量化)、耐热性、耐腐蚀性等优良性能,适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷(裂纹、气孔、异物等)和表面缺陷。
能满足这些质量要求的成形技术之一,就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技术来源于高分子材料的注塑成型,借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。比传统的陶瓷加工工艺要简单的多,能制造出各种复杂形状的高精度陶瓷零部件,且易于规模化和自动化生产。
由清华大学材料科学与工程系杨金龙教授发明的CiM(陶瓷胶态注射成型方法及装置)技术在国内该领域中处于领先水平。
陶瓷的注射成型技术有着诸多优点,用它制备复杂形状的陶瓷元件,不仅产品尺寸精度高、表面条件好,而且省去了后加工操作,降低了生产成本,缩短了生产周期,还具有自动化程度高、适合于大规模生产的特点。该工艺一般包括下列步骤:陶瓷粉的选取、粘结剂的选取、陶瓷粉与粘结剂的均匀混合、注射成型、脱脂、烧结。其中脱脂是关键。
起初的陶瓷成型注射技术是将大量的高分子树脂与陶瓷粉体混练在一起后得到混合料,然后装入注射机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但是由于含有大量的高分子粘结剂,使陶瓷坯体的脱脂成为不可逾越难题,并且有毛坯易变形,容易形成气孔等缺点。
粘结剂能使粉末填充成预期形状,它对整个工艺有重要的影响。理想的粘结剂应该具有以下特点:
1)在成型温度下纯粘结剂的粘度在1Pa·s以下,流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度;
2)为惰性物质,与粉体不发生反应;
3)在成型和混合温度以上才分解,分解的产物无毒、无腐蚀性且残余灰分少;
4)膨胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低;
5)符合环保要求,价廉、安全、不吸湿、无易挥发组分,贮藏寿命长。
使用的大多数粘结剂可分为3类:蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。蜡基粘结剂通常含3-4个组分,聚合物控制着流动粘度、生品(烧结前的坯体)强度和脱脂的特征。短分子链的成型性能好且可使成型元件中的定向作用减至最小。蜡或油是主填充剂,在脱脂的初期被除去。表面活性剂用于改善粉末与粘结剂的相容性。增塑剂用来调节聚合物的流动特性。水基粘结剂含有水溶性聚合物、凝胶或水玻璃。这类粘结剂通常采用低压成型以避免粉末与粘结剂的分离和减少模具磨损及残余应力。由于水易于除去,这使得制造较厚的元件成为可能。粘结剂溶液的凝固或胶凝使生品具有了强度。在烧结前,水从生品中蒸发或升华出去,使变形降至最低程度。新型的、采用聚苯乙烯的固体聚合物溶液的粘结剂配方已经被采用以避免变形。主填充剂用溶液浸渍法除去。由于聚苯乙烯的骨架结构没法被削弱,所以避免了生品的变形。主填充剂是一种小的有机物分子,它既有苯环又有极性集团。苯环使它在混合时可溶于聚苯乙烯,极性集团则使它在脱脂时可溶于水或醇等溶剂中。
常见的粘结剂有聚丙烯(PP)、无规则聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚体(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性;EVA与其他树脂的相溶性好,流动性、成形性也好;APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征;PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时,则脱脂性有降低的倾向,助剂的石蜡多者,脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉,就会影响陶瓷的烧结,因此,需要考虑热分解特性,加以选择。 堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性,所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向,产生出蜂窝状结构体的低热膨胀,可用挤压成形法来制造。
根据堇青石分子组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2),原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供给孔进入口盖内,经过细分后,向薄壁扩展,再结合,由此求得延伸性和结合性好的质量。另外,作为挤压成形后的蜂窝状体,为了保持形状,坯土的屈服值高者好,也就是说,选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能达到最佳化。
原料粉末、结合剂、助剂(润滑剂、界面活性剂等)及水经机械混练后,用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说,挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液,便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)等。MC能很好溶于水中,当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中,分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的摩擦,界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。
缺乏可塑性,具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑,表面缺陷增加。因此,对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法,有施加扭曲、压缩、拉伸等应力,求出应力与变形之间的关系,用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时,可得出结合剂配合量增加到一定程度时,自守性和流动性均会增加的结果。也就是说,结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。
有机材料是特种陶瓷的主要结合剂,合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在生产中,应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择。
氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。其中使用最广泛的是注塑与干压成型。
(1)注浆成型
注浆成型的成型过程包括物理脱水过程和化学凝聚过程,物理脱水通过多孔的石膏模的毛细作用排除浆料中的水分,化学凝聚过程是因为在石膏模表面CaSO4 的溶解生成的Ca2+提高了浆料中的离子强度,造成浆料的絮凝。在物理脱水和化学凝聚的作用下,陶瓷粉体颗粒在石膏模壁上沉积成型。注浆成型适合制备形状复杂的大型陶瓷部件,但坯体质量,包括外形、密度、强度等都较差,工人劳动强度大且不适合自动化作业。
(2)热压铸成型
热压铸成型是在较高温度下(60~100℃)使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)混合,获得热压铸用的料浆,浆料在压缩空气的作用下注入金属模具,保压冷却,脱模得到蜡坯,蜡坯在惰性粉料保护下脱蜡后得到素坯,素坯再经高温烧结成瓷。热压铸成型的生坯尺寸精确,内部结构均匀,模具磨损较小,生产效率高,适合各种原料。蜡浆和模具的温度需严格控制,否则会引起欠注或变形,因此不适合用来制造大型部件,同时两步烧成工艺较为复杂,能耗较高。
(3)流延成型
流延成型是把陶瓷粉料与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合,得到可以流动的粘稠浆料,把浆料加入流延机的料斗,用刮刀控制厚度,经加料嘴向传送带流出,烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料,为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物,要求严格控制工艺参数,否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低或不易剥离等缺陷。所用的有机物有毒性,会产生环境污染,应尽可能采用无毒或少毒体系,减少环境污染。
氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有: ⑴无压烧结,⑵热压烧结和反应热压烧结,⑶热等静压烧结(HIP),⑷微波烧结, ⑸超高压烧结, ⑹放电等离子体烧结(SPS),⑺原位加压成型烧结等。常以无压烧结为主。