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陶瓷制备工艺注浆成型,多数人忽略的细节,恰恰是成败的关键

时间:2026-05-25

  1   制浆工序(将陶瓷粉末分散于液体中)

  目标:得到均匀、易流动、无气泡的泥浆。

  1.1  陶瓷粉末的准备

  1.1.1  粉碎与混合:粉末需事先磨细,并按粗、中、细颗粒合理搭配。这样做可以降低泥浆的流动阻力,使成型后的坯体更密实。

  1.1.2  去除铁杂质:原料中的铁会影响陶瓷的白度和绝缘性,需用磁选设备反复吸除。

  1.2 液体的选择

  1.2.1  常用的是水,但水应纯净(不含钙、镁等离子),否则泥浆容易结块。

  1.2.2  某些特殊陶瓷(如氮化硅)遇水会变质,此时改用酒精等有机液体。此类情况需根据材料说明书确认。

  1.3  加入分散剂

  1.3.1  分散剂的作用是让粉末颗粒互相排斥,避免聚成一团。常用品种有:水玻璃、碳酸钠、聚丙烯酸铵等。

  1.3.2  加量必须精确,一般为干粉重量的0.2%~0.5%。过少则泥浆结块,过多反而使流动性变差。

氧化铝陶瓷件.jpg

  1.4  球磨混合

  将粉末、液体、分散剂一起放入球磨机中旋转混合。控制混合时间很重要:时间太短混合不均,时间太长可能混入金属杂质且泥浆发热。

  1.5  去除气泡

  1.5.1 混合后的泥浆必须进行真空脱气。如果留有气泡,成型后的坯体会出现针孔或内裂纹。

  1.5.2  可额外加入少量消泡剂(如正丁醇)。

  1.3  检测泥浆性能

  1.3. 1 流动性:用粘度计测量。常见经验值:使用涂-4杯(一种简易粘度杯)时,泥浆流出时间在20~40秒之间(不同材料可能有差异)。

  1.3.2  固含量:即粉末占泥浆总质量的百分比。通常控制在65%~75%之间。固含量过低,坯体干燥后收缩大、容易开裂;过高则泥浆太稠、无法灌注。

  1.3.3  酸碱度(pH值):多数水基陶瓷泥浆维持在偏碱性(pH 8~10),此时分散稳定。(具体值需根据分散剂类型调整)

  2   注入模型并成型

  目标:利用石膏模型吸收水分,使泥浆在模腔内固化成一定厚度的坯体。

  2.1  模型的准备

  2.1.1  模型含水率:新做的模型应先干燥至含水率约5%~15%(常见经验值)。模型太干会使坯体表面起粉,太湿则吸浆慢、坯体软弱。

  2.1.2  模型温度:保持在30~40℃为宜。温度过低吸水慢,过高(超过50℃)会导致泥浆在模型表面提前凝固。

  2.1.3  模型清洁:内表面不得有残泥、油污或划痕。使用前可用压缩空气吹净或用微湿海绵轻擦(海绵不能太湿)。

  2.2  灌注操作

  2.2.1  空心注浆(常见):将泥浆倒入模型,待模型吸收水分形成一定厚度的坯体后,再把剩余泥浆倒出。坯体厚度由泥浆停留时间控制。

  2.2.2  实心注浆:泥浆灌满整个模腔,所有壁面同时吸水成型(用于形状复杂且实心的产品)。

  2.2.2.1注浆方式:

  注浆速度:应当连续、平稳、缓慢注入,避免产生气泡或冲坏模型内壁。可用一根棒贴着模型内壁引导泥浆流入。

  是否加压:普通注浆在常压下进行。若制作大件或要求高强度,可采用压力注浆(0.1~0.5兆帕),能加快成型速度。(压力值需根据设备能力确定)

  2.3  固化成型的控制

  2.3.1  吸浆时间:决定坯体厚度。需提前通过小试验确定:例如小件约10~30分钟,大件数小时。时间过长会导致坯体过厚、内外干湿不均而开裂;过短则坯体太薄、容易破碎。

  2.3.2  倒浆(仅限空心注浆):达到所需厚度后,迅速将模内剩余泥浆倒出。倒浆时要缓慢倾斜模型,让余浆均匀流出,避免冲刷已形成的坯体边缘。

  2.3.3  带模干燥:倒浆后,模型会继续吸收坯体中的水分,使坯体硬化并与模型脱离。此阶段应在通风但无强风直吹的环境中放置,温度20~30℃。时间从半小时到数小时不等。

  2.4   脱模与修整

  2.4.1  脱模时机:当坯体颜色变浅,表面轻压不凹陷,且能从模型边缘感觉到轻微收缩时,即可脱模。过早脱模坯体会坍塌,过晚则坯体太硬、强行脱模易破裂。

  2.4.2  脱模方法:先小心分开模块,若局部粘连,用薄竹片或塑料片轻轻撬开,不可硬拉。

  2.4.3  修整:脱模后立刻用海绵、刀具修去合模缝(飞边)、注浆口余料及表面不平处。修整时期是坯体处于“半干”状态(含水率约15%~20%),此时既有强度又容易切削。

  3  成型后的补充处理

  3.1  干燥:修整后的坯体应缓慢、均匀地干燥,避免阳光直射或热风急吹。通常先在室温下阴干1~2天,再放入40~60℃的烘箱。若制浆时固含量偏低或粉末很细,干燥过程中更易产生裂纹。

  3.2  烧成:干燥后的素坯需按陶瓷材料的烧结曲线进行高温烧制。需注意:

  如果泥浆中含有有机添加剂(如某些分散剂),烧成初期要缓慢升温以排出有机物(即排胶)。

  控制保温时间和降温速度,防止产品炸裂或变形。

  (具体烧成温度和时间需根据陶瓷种类查阅可靠工艺规范,此处不列具体数值)(更多资讯请关注乔析先进材料应用公众号哦!)


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