現(xiàn)代陶瓷工藝學(xué)-匯總1

1、現(xiàn)代陶瓷工藝學(xué)李智東.緒 論0.1 普通陶瓷與先進(jìn)陶瓷 1陶瓷定義 2陶瓷根本分類 3陶瓷的歷史開展.0.2 先進(jìn)陶瓷工藝技術(shù)現(xiàn)狀.1. 先進(jìn)陶瓷粉體制備與性能表征及設(shè)備粉體：大量固體粒子的集合系。粉體的表征： 1粒子： 一次顆粒、顆粒單體、根本物性 2聚會(huì)體：粒子+孔隙 顆粒間作用力 3粉體集合系： 流動(dòng)性、變形性.粉體制備方法先進(jìn)陶瓷粉體： 通常為0.0540微米粒徑范圍的物料體系。粉體制備方法： 機(jī)械粉碎法：尺寸降低過(guò)程 外力抑制內(nèi)聚力實(shí)現(xiàn)外表積增大。 合成法：構(gòu)筑過(guò)程 離子、原子、分子經(jīng)反響、成核生長(zhǎng)、搜集、后處置等獲得微細(xì)粉體。.1.1 粉體的物理性能及其表征1.1.1 粉體顆粒的表

2、征 1.1.1.1 顆粒的概念1顆粒一次顆粒、根本顆粒 無(wú)堆積、絮聯(lián)等的最小單元。 分別的、低氣孔率、不可浸透的粒子單體.2聚會(huì)體 一次顆粒由于外表力或化學(xué)鍵合構(gòu)成的顆粒。自發(fā)聚會(huì) 外表力軟聚會(huì) 化學(xué)鍵合硬聚會(huì)自發(fā)聚會(huì)緣由： 分子間范德華力 顆粒間靜電引力 吸附水分的毛細(xì)管力 顆粒間磁引力 顆粒外表不平滑引起的機(jī)械糾纏力.3二次顆粒假顆粒 經(jīng)過(guò)某種方式人為制造的粉體聚會(huì)粒子。4膠粒 尺寸小于100納米的膠體顆粒。.1.1.1.2 顆粒的尺寸粒徑： 單個(gè)顆粒的直徑粒度： 顆粒群的平均大小平均粒徑.粒徑的定義與表示方式.1相當(dāng)徑球相當(dāng)徑、球當(dāng)量徑 等體積徑DV、等外表積徑Ds2自在下降徑Df 3S

3、tokes徑等沉降速度相當(dāng)徑Dst 有效徑.流體運(yùn)動(dòng)方式： 層流、過(guò)渡流、湍流紊流流體阻力：其中：A 迎流面積，流體密度，u顆粒對(duì)流體相對(duì)速度。 C 阻力系數(shù)。C = fRe。雷諾數(shù)：.球體顆粒在液體中沉降時(shí)雷諾數(shù)與阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線.Stokes假設(shè)： 當(dāng)速度達(dá)極值時(shí)，在無(wú)限大范圍內(nèi)，粘性流體中沉降的球體顆粒的阻力完全有流體粘滯力決議。層流沉降速度公式：當(dāng)Re D3 D2 Dv Ds D1.Dm 最多數(shù)量徑，對(duì)應(yīng)頻率度分布曲線最高值。 眾數(shù)徑、最可幾徑D50 中位徑，對(duì)應(yīng)累積分布曲線50%處。G 偏度 正態(tài)分布：g=0，即： Dm= D50 =D平均 正偏： g0，即： DmD50 D平均

4、 負(fù)偏： g0，即： D平均D50 40m幾何學(xué)粒徑質(zhì)量或個(gè)數(shù)分布光學(xué)顯微鏡0.2500m幾何學(xué)粒徑質(zhì)量或個(gè)數(shù)分布TEM1nm幾何學(xué)粒徑質(zhì)量或個(gè)數(shù)分布.測(cè)試方法適用范圍粒徑基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果X射線小角度散射法幾幾十nm當(dāng)量徑平均粒徑粒度分布XRD線寬法1100nm當(dāng)量徑晶粒尺寸激光散射法微米納米量級(jí)當(dāng)量徑粒度分布.測(cè)試方法適用范圍粒徑基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果重力沉降法100nm300m當(dāng)量徑粒度分布離心沉降法100nm300m當(dāng)量徑粒度分布?jí)汗?0nm以上當(dāng)量徑平均徑氣孔分布比表面積法120m當(dāng)量徑粒度分布平均粒徑.1.1.1.5 顆粒形貌、構(gòu)造分析金相分析、SEM、TEM、STM、AFM表征目的： 自然堆積

5、密度 休止角安息角 三軸徑：長(zhǎng)、短、厚 長(zhǎng)短度長(zhǎng)徑比、扁平度 球形度：.1.1.1.6 顆粒成分分析1化學(xué)分析2特征X射線分析法3原子光譜分析4質(zhì)譜分析.1.1.1.7 粉體晶態(tài)分析XRD、電子衍射法ED氮吸附法、壓汞法1.1.1.8 坯體氣孔分布.1.2 粉體合成制備工藝 機(jī)械粉碎法：尺寸降低過(guò)程 外力抑制內(nèi)聚力實(shí)現(xiàn)外表積增大。 合成法：構(gòu)筑過(guò)程 離子、原子、分子經(jīng)反響、成核生長(zhǎng)、搜集、后處置等獲得微細(xì)粉體。.1.2.1 機(jī)械粉碎加工粉體及設(shè)備 機(jī)械制粉方法的本質(zhì)就是利用動(dòng)能來(lái)破壞資料的內(nèi)結(jié)合力，使資料分裂產(chǎn)生新的界面。 可以提供動(dòng)能的方法可以設(shè)計(jì)出許多種，例如有錘搗、研磨、輥軋、等，其中除

6、研磨外，其他幾種粉碎方法主要是用于物料破碎及粗粉制備的。1.2.1.1 機(jī)械粉碎加工粉體方法. 物料顆粒受機(jī)械力作用而被粉碎時(shí)，還會(huì)發(fā)生物質(zhì)構(gòu)造及外表物理化學(xué)性質(zhì)的變化，這種因機(jī)械載荷作用導(dǎo)致顆粒晶體構(gòu)造和物理化學(xué)性質(zhì)的變化稱為機(jī)械力化學(xué)。研磨的實(shí)際根底 機(jī)械力化學(xué).粉碎作用力的作用方式.顆粒構(gòu)造變化，如外表構(gòu)造自發(fā)地重組，構(gòu)成非晶態(tài)構(gòu)造或重結(jié)晶顆粒外表物理化學(xué)性量變化，如外表電性、物理與化學(xué)吸附、溶解性、分散與聚會(huì)性質(zhì)在部分受反復(fù)應(yīng)力作用區(qū)域產(chǎn)生化學(xué)反響，如由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)，釋放出氣體、外來(lái)離子進(jìn)入晶體構(gòu)造中引起原物料中化學(xué)組成變化。.球磨制粉包括四個(gè)根本要素：球磨筒磨球球料比研磨

7、物料研磨介質(zhì)球磨制粉. 在球磨過(guò)程中，球磨筒將機(jī)械能傳送到筒內(nèi)的球磨物料及介質(zhì)上，相互間產(chǎn)生正向沖擊力、側(cè)向擠壓力、摩擦力等，當(dāng)這些復(fù)雜的外力作用到脆性粉末顆粒上時(shí)，細(xì)化過(guò)程本質(zhì)上就是大顆粒的不斷解理過(guò)程；假設(shè)粉末的塑性較強(qiáng)，那么顆粒的細(xì)化過(guò)程較為復(fù)雜，存在著磨削、變形、加工硬化、斷裂和冷焊等行為，不論何種性質(zhì)的研磨物料，提高球磨效率的根本原那么是一致的。.1.動(dòng)能準(zhǔn)那么：提高磨球的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)那么：提高磨球的有效碰撞幾率球磨制粉的根本原那么.滾筒式行星式振動(dòng)式攪動(dòng)式球磨制粉的根本方式.滾筒式球磨. 轉(zhuǎn)速較低時(shí)，球料混合體與筒壁做相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)并堅(jiān)持一定的斜度。隨轉(zhuǎn)速的添加，球料混合體斜度

8、添加，抬升高度加大，這時(shí)磨球并不脫離筒壁； 轉(zhuǎn)速達(dá)一臨界值V臨1時(shí)，磨球開場(chǎng)拋落下來(lái)，構(gòu)成了球與筒及球與球間的碰撞； 轉(zhuǎn)速添加到某一值時(shí)，磨球的離心力大于其重力，這時(shí)磨球、粉料與磨筒處于相對(duì)靜止形狀，此時(shí)研磨作用停頓，這個(gè)轉(zhuǎn)速被稱為臨界轉(zhuǎn)速V臨2。.D是磨筒的直徑滾筒球磨的轉(zhuǎn)速應(yīng)有一個(gè)限定條件V臨1 V 實(shí)踐 V臨2 限定條件實(shí)踐上與“動(dòng)能準(zhǔn)那么相悖，因此滾筒球磨的球磨效率是很有限的。.振動(dòng)球磨.行星球磨.攪動(dòng)球磨. 橫臂均勻分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨過(guò)程中，磨球與粉料一同呈螺旋方式上升，到了上端后在中心攪拌棒周圍產(chǎn)生旋渦，然后沿軸線下降，如此循環(huán)往復(fù)。只需轉(zhuǎn)速和裝球量適宜，在任何

9、情況下磨筒底部都不會(huì)出現(xiàn)死角由于磨球的動(dòng)能是由轉(zhuǎn)軸橫臂的攪動(dòng)提供的，研磨時(shí)不會(huì)存在象滾筒球磨那樣有臨界轉(zhuǎn)速的限制，因此，磨球的動(dòng)能大大添加。同時(shí)還可以采用提高攪動(dòng)轉(zhuǎn)速。減小磨球直徑的方法來(lái)提高磨球的總撞擊幾率而不減小研磨球的總動(dòng)能，這樣才符合了提高機(jī)械球磨效率的兩個(gè)根本準(zhǔn)那么。.氣流研磨法 經(jīng)過(guò)氣體傳輸粉料的一種研磨方法。與機(jī)械研磨法不同的是，氣流研磨不需求磨球及其它輔助研磨介質(zhì)。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的兩相混合物。根據(jù)粉料的化學(xué)性質(zhì)，可采用不同的氣源，如陶瓷粉多采用空氣，而金屬粉末那么需求用惰性氣體或復(fù)原性氣體。由于不運(yùn)用研磨球及研磨介質(zhì)，所以氣流研磨粉的化學(xué)純度普通比機(jī)械研磨法的要高。.1.

10、動(dòng)能準(zhǔn)那么：提高粉末顆粒的動(dòng)能2.碰撞幾率準(zhǔn)那么：提高粉末顆粒的碰撞幾率氣流研磨制粉的根本原那么.由于粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)是從流態(tài)氣體中獲得的，因此，提高顆粒的動(dòng)能必需求提高載流氣體的速度。兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)提高氣體的入口壓力氣體噴嘴的氣體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)這兩種方法使噴嘴出口端的氣體流速達(dá)超音速.氣流研磨三種類型：旋渦研磨冷流沖擊流態(tài)化床氣流磨.旋渦研磨.冷流沖擊.加速效應(yīng)：加速后的氣體可超越音速；冷卻效應(yīng)：氣粉混合物的溫度能降到零度以下。 這兩點(diǎn)對(duì)于顆粒的粉碎非常有利，其一是顆粒的撞擊動(dòng)能增大，其二是金屬顆粒的冷脆性提高。夾帶有粉料的高壓氣流經(jīng)過(guò)一個(gè)稱為拉瓦爾管型硬質(zhì)合金噴嘴噴向空間時(shí)，氣體壓力急劇下降

11、，構(gòu)成絕熱膨脹過(guò)程。這一過(guò)程會(huì)同時(shí)產(chǎn)生兩種效應(yīng).流態(tài)化床氣流磨.可獲得超細(xì)粉體，并且粉末粒度均勻；由于氣體絕熱膨脹呵斥溫度下降，所以可研磨低熔點(diǎn)物料；粉末不與研磨系統(tǒng)部件發(fā)生過(guò)度的磨損，因此粉末雜質(zhì)含量少；針對(duì)不同的性質(zhì)的粉末，可運(yùn)用空氣、N2、Ar等惰性氣體。流態(tài)化床氣流磨的特點(diǎn)：.1.2.1.2 機(jī)械粉碎加工設(shè)備粉碎破碎粉磨粗碎中碎細(xì)碎粗磨超細(xì)磨細(xì)磨粒徑mm 100 30 3 0.1 0.06 0.001.粗碎：鄂式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)；中碎：雙輥破碎機(jī)、輪碾機(jī)；細(xì)碎：球磨機(jī)、雷蒙機(jī)、振動(dòng)磨；超細(xì)碎：氣流磨、攪拌磨等。機(jī)械合金化mechanical alloying：行星式球磨機(jī)

12、 金屬粉末顆粒變形、焊合層片狀組織冷焊 加工硬化斷裂冷焊、斷裂交替顆粒變小，分散介穩(wěn)相、組織助磨劑：粉碎中能顯著提高粉碎效率或降低能耗的化學(xué)物質(zhì)。多為外表活性物質(zhì)。如醇類、胺類、油酸及有機(jī)酸的無(wú)機(jī)鹽類等。 經(jīng)過(guò)潮濕、吸附顆粒外表能降低助磨劑進(jìn)入粒子微裂痕中產(chǎn)生劈裂作用.助磨劑粉碎原理 助磨劑通常是一種外表活性劑，它由親水基團(tuán)如羧基COOH，羥基OH和憎水的非極性基團(tuán)如烴鏈組成。在粉碎過(guò)程中，助磨劑的親水集團(tuán)易嚴(yán)密地吸附在顆粒外表，憎水集團(tuán)那么一致陳列向外，從而使粉體顆粒的外表能降低。而助磨劑進(jìn)入粒子的微裂痕中，積存破壞應(yīng)力，產(chǎn)生劈裂作用，從而提高研磨效率。.常用助磨劑： 液體助磨劑：如醇類甲醇

13、、丙三醇、胺類三乙醇胺、二異丙醇胺、油酸及有機(jī)酸的無(wú)機(jī)鹽類可溶性質(zhì)素磺酸鈣、環(huán)烷酸鈣 氣體助磨劑：如丙酮?dú)怏w、惰性氣體 固體助磨劑：如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉或鈣、硬脂酸、滑石粉等。助磨劑選擇根據(jù)： 普通來(lái)說(shuō)，助磨劑與物料的潤(rùn)濕性愈好，那么助磨作用愈大。當(dāng)細(xì)碎酸性物料如二氧化硅、二氧化鈦、二氧化鈷時(shí)，可選用堿性外表活性物質(zhì)，如羧甲基纖維素、三羥乙基胺磷脂等；當(dāng)細(xì)碎堿性物料如鋇、鈣、鎂的鈦酸鹽及鎂酸鹽鋁酸鹽等時(shí)，可選用酸性外表活性物質(zhì)如環(huán)烷基、脂肪酸及石蠟等。.1.2.2.1 固相法solid reaction process化合反響法：A(s)+B(s) C(s)+D(g) 鈦酸鋇：BaCO3+T

14、iO2 BaTiO3+CO2 碳化鎢：W+C WC 尖晶石： Al2O3+MgOMgAlO4 莫來(lái)石： 3Al2O3+2SiO23Al2O32SiO2氧化物復(fù)原法：SiC、Si3N4 SiO2+C SiO+CO, SiO+2C SiC+CO, SiO+C Si+CO, Si+C SiC1.2.2 合成法.熱分解反響法：特種陶瓷氧化物粉末 Al2(NH4)2(SO4)4 24H2O Al2(SO4)3(NH4)2SO4H2O+23H2O Al2 (SO4)3(NH4)2SO4 H2O Al2(SO4)3+2NH3 +SO3 +2H2O Al2(SO4)3 -Al2O3 +3SO3 -Al2O3

15、-Al2O3 200500-600800-9001300.1.2.2.2 液相法 溶液法：高純度粉料 金屬鹽溶液 鹽或氫氧化物 化合物粉末 沉淀法化學(xué)法 直接沉淀法：BaTiO3微粉烷基氧化物、金屬醇鹽水解 均勻沉淀法：不外加沉淀劑 共沉淀法： 溶劑蒸發(fā)法物理法 冰凍枯燥法 噴霧枯燥法 噴霧熱分解法沉淀劑溶液蒸發(fā) 熱分解.液相法的特點(diǎn)： 易控制組成；可合成復(fù)合氧化物粉體；易添加微量成分；良好的混合均勻性；易實(shí)現(xiàn)粒徑控制等。沉淀法的缺陷： 沉淀的清洗與過(guò)濾問(wèn)題；沉淀劑的污染；可溶性絡(luò)合物損失；沉淀時(shí)成分分別問(wèn)題；水洗時(shí)的沉淀再溶解；沉淀多為鹽或氫氧化物，需熱分解處置而導(dǎo)致的聚會(huì)問(wèn)題。.一、沉淀法

16、1直接沉淀法 采用直接沉淀法合成BaTiO3微粉： a. 將Ba (OC3H7)2和Ti (OC5 H11)4溶解在異丙醇或苯中，加水分解水解，就能得到顆粒直徑為515 nm凝聚體的大小 1m的結(jié)晶性較好的、化學(xué)計(jì)量的BaTiO3微粉。 b. 在Ba (OH)2水溶液中滴入Ti (OR)4 (R：丙基)后也能得到高純度的、平均顆粒直徑為10 mm左右的、化學(xué)計(jì)量比的BaTiO3微粉。.2均勻沉淀法均勻沉淀法是利用某一化學(xué)反響，使溶液中的構(gòu)晶離子構(gòu)晶負(fù)離子或構(gòu)晶正離子由溶液中緩慢、均勻地產(chǎn)生出來(lái)的方法。均勻沉淀法有兩種： 溶液中的沉淀劑發(fā)生緩慢的化學(xué)反響，導(dǎo)致氫離子濃度變化和溶液PH值的升高，使

17、產(chǎn)物溶解度逐漸下降而析出沉淀。 沉淀劑在溶液中反響釋放沉淀離子，使沉淀離子的濃度升高而析出沉淀。例：隨著尿素水溶液的溫度逐漸升高至70附近，尿素會(huì)發(fā)生分解，即： (NH2)2CO十3H2O2NH4OH十CO2 由此生成的沉淀劑NH4OH在金屬鹽的溶液中分布均勻，濃度低，使得沉淀物均勻地生成。由于尿素的分解速度受加熱溫度和尿素濃度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低。.3共沉淀法共沉淀法是在混合的金屬鹽溶液(含有兩種或兩種以上的金屬離子)中參與適宜的沉淀劑，反響生成組成均勻的沉淀，沉淀熱分解得到高純超微粉體資料。共沉淀法的關(guān)鍵在于保證沉淀物在原子或分子尺度上均勻混合。例：四方氧化鋯或全穩(wěn)定立方

18、氧化鋯的共沉淀制備。以ZrOCl2 8H2O和Y2O3(化學(xué)純)為原料來(lái)制備ZrO2-Y2O3的納米粉體的過(guò)程如下：Y2O3用鹽酸溶解得到Y(jié)Cl3，然后將ZrOCl28H2O和YCl3配制成定濃度的混合溶液，在其中加NH4OH后便有Zr(OH)4和Y(OH)3的沉淀粒子緩慢構(gòu)成。反響式如下： ZrOCl2+2NH4OH+H2OZrOH4+2NH4Cl YCl3+3NH4OHYOH3+ 3NH4Cl 得到的氫氧化物共沉淀物經(jīng)洗滌、脫水、煅燒可得到具有很好燒結(jié)活性的ZrO2 Y2O3微粒。.二、醇鹽水解法 醇鹽水解制備超微粉體的工藝過(guò)程包括兩部分，即水解沉淀法和溶膠凝膠法。金屬醇鹽是用金屬元素置換

19、醇中羥基的氫的化合物總稱，通式為M(OR)n，其中M代表金屬元素，R是烷基羥基。金屬醇鹽由金屬或者金屬鹵化物與醇反響合成，它很容易和水反響生成氧化物、氫氧化物和水化物。氫氧化物和其它水化物經(jīng)煅燒后可以轉(zhuǎn)化為氧化物粉體。.醇鹽水解法的特點(diǎn)：水解過(guò)程中不需求添加堿，因此不存在有害負(fù)離子和堿金屬離子；反響條件溫暖、操作簡(jiǎn)單產(chǎn)品純度高；制備的超微粉體具有較大的活性；粉體粒子通常呈單分散形狀，在成型體中表現(xiàn)出良好的填充性；具有良好的低溫?zé)Y(jié)性能。醇鹽水解法的缺陷是本錢昂貴。. 溶膠-凝膠法是指將金屬氧化物或氫氧化物的溶膠變?yōu)槟z，再經(jīng)枯燥、煅燒，制得氧化物粉末的方法。即先呵斥微細(xì)顆粒懸浮在水溶液中溶膠，

20、再將溶膠滴入一種能脫水的溶劑中使粒子凝聚成膠體狀，即凝膠，然后除去溶劑或讓溶質(zhì)沉淀下來(lái)。 溶液的pH值、溶液的離子或分子濃度、反響溫度和時(shí)間是控制溶膠凝膠化的四個(gè)主要參數(shù)。 溶膠凝膠法優(yōu)點(diǎn)： 經(jīng)過(guò)受控水解反響可以合成亞微米級(jí)0.1 m1.0 m、球狀、粒度分布范圍窄、物聚會(huì)或少聚會(huì)且無(wú)定形狀的超細(xì)氧化物陶瓷粉體，并能加速粉體再燒成過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，降低燒成溫度。三、溶膠凝膠法.四、溶劑蒸發(fā)法溶劑蒸發(fā)法以金屬鹽溶液制備超微粉體 .(1) 冰凍枯燥法 將配制好的陽(yáng)離子鹽溶液噴入到低溫有機(jī)液體中用干冰或丙酮冷卻的乙烷浴內(nèi)，使液體進(jìn)展瞬間冷凍和沉淀在玻璃器皿的底部，將冷凍球狀液滴和乙烷挑選分別后放入

21、冷凍枯燥器，在維持低溫降壓條件下，溶劑升華、脫水，再在煅燒爐內(nèi)將鹽分解，可制得超細(xì)粉體，這一方法稱冰凍枯燥法冰凍枯燥法原料及實(shí)驗(yàn)安裝a冰凍安裝；b真空枯燥安裝.冷凍枯燥法的突出優(yōu)點(diǎn)：a. 在溶液形狀下均勻混合，適宜于極微量組分的添加，有效地合成復(fù)雜的陶瓷功能粉體資料并準(zhǔn)確控制其最終組成；b. 制備的超微粉體粒度分布范圍窄，普通在10500nm范圍內(nèi)，冷凍枯燥物在煅燒時(shí)內(nèi)含氣體極易逸出，容易獲得易燒結(jié)的陶瓷超微粉體，由此制得的大規(guī)模集成電路基片平整度好，用來(lái)制備催化劑，那么其外表積和反響活性均較普經(jīng)過(guò)程高；c. 操作簡(jiǎn)單，特別適宜于高純陶瓷資料用超微粉體的制備。.2噴霧枯燥法 噴霧枯燥法是將溶液

22、分散成小液滴噴入熱風(fēng)中，使之快速枯燥的方法。在枯燥室內(nèi)，用噴霧器把混合的鹽如硫酸鹽水溶液霧化成1020 m或更細(xì)的球狀液滴，這些液滴在經(jīng)過(guò)燃料熄滅產(chǎn)生的熱氣體時(shí)被快速枯燥，得到類似中空球的圓粒粉料，并且成分堅(jiān)持不變。3噴霧熱解法 噴霧熱解法是將金屬鹽溶液噴霧至高溫氣氛中，溶劑蒸發(fā)和金屬鹽熱解在瞬間同時(shí)發(fā)生，從而直接合成氧化物粉末的方法。該方法也稱為噴霧焙燒法、火焰噴霧法、溶液蒸發(fā)分解法等。.1.2.2.3 氣相法制備粉末 蒸發(fā)-凝聚法PVD： 氧化物、碳化物、金屬微粉501000 氣相化學(xué)反響法CVD： 氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等。 單一化合物熱分解 兩種以上化學(xué)物質(zhì)之間反響.從氣相析出

23、的固相形狀隨著反響系統(tǒng)的種類和析出條件而變化。析出物的形狀有以下幾種：在固體外表上析出薄膜、晶須和晶粒，在氣體中生成微粉。氣相中微粒的生成包括均勻成核和核長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程，為了獲得顆粒，首先要在氣相中生成很多核，為此必需到達(dá)高的過(guò)飽和度。在固體外表上生長(zhǎng)薄膜、晶須時(shí)，并不希望在氣相生成微粒，故應(yīng)使之在較低的過(guò)飽和度條件下析出。從氣相析出的固體的各種形狀 .電阻加熱方式等離子體加熱方式激光加熱方式 電子束加熱方式高頻感應(yīng)加熱方式按能量輸入方式來(lái)劃分，物理蒸發(fā)冷凝法可分為以下幾種.1、化學(xué)氣相堆積的反響類型分解反響 化學(xué)氣相堆積法化合反響.2、化學(xué)氣相堆積制粉原理1. 化學(xué)反響2. 均相形核3. 晶粒

24、生長(zhǎng)4. 團(tuán) 聚制粉過(guò)程包括四個(gè)步驟：.3、化學(xué)氣相堆積類型 熱分解法熱分解法中最為典型的就是羰基物熱分解，它是一種由金屬羰基化合物加熱分解制取粉末的方法，整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是制備金屬羰基化合物.第一步：合成羰基鎳第二步：羰基鎳熱分解.氣 相 氫 還 原 復(fù)原劑-氫氣氣相金屬熱復(fù)原 復(fù)原劑-低熔點(diǎn)、低沸點(diǎn)的金屬M(fèi)g、Ca、Na兩類反響的反響物均選用低沸點(diǎn)的金屬鹵化物且以氯化物為主 氣相復(fù)原法. 復(fù)合反響法是一種重要的制取無(wú)機(jī)化合物，包括碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等方法，這種方法既可制備各種陶瓷粉體也可進(jìn)展陶瓷薄膜的堆積。所用的原料是金屬鹵化物(以氯化物為主)，在一定溫度下，以氣態(tài)參與化學(xué)

25、反響。 復(fù)合反響法氣相合成法.1. 碳化物反響通式常見(jiàn)陶瓷粉體的反響通式.2. 氮化物反響通式.3. 硼化物反響通式.4. 硅化物反響通式.一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的堆積條件. 復(fù)原化合法. 2 成型工藝及設(shè)備配料計(jì)算2.1 配料計(jì)算與制備2.1.1坯料配方 由坯料的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算 知某坯料的實(shí)驗(yàn)公式，需算出所需原料在坯料中的質(zhì)量百分比。 按坯料預(yù)定的化學(xué)組成進(jìn)展計(jì)算 假設(shè)知坯料的化學(xué)組成及所用原料的化學(xué)組成，可采用逐項(xiàng)滿足的方法，求出各種原料的引入質(zhì)量，然后求出所用各原料的質(zhì)量百分比 。.計(jì)算步驟 內(nèi)容 備注 1由化學(xué)計(jì)量式求各種原料有多少摩爾xi 2據(jù)分子式求各種原料的摩爾量Mi

26、3計(jì)算各種純?cè)系馁|(zhì)量mi mi=Mixi 4計(jì)算各種實(shí)際原料的質(zhì)量mi mi=mi/P(P為原料純度) 5將各種原料的質(zhì)量換算為百分比AiAi= mi /( mi )由實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算配方的步驟.2.1.2 坯料制備 原料預(yù)處置 酸洗與磁選 酸洗主要是將一定濃度30%的鹽溶液注入原料中，加熱以除掉其中有害的鐵雜質(zhì)。 磁洗是利用鐵的磁性質(zhì)，使物料經(jīng)過(guò)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，鐵質(zhì)雜質(zhì)等被磁場(chǎng)吸引而從原料中。分別出來(lái)。 預(yù)燒 預(yù)燒工藝的關(guān)鍵是預(yù)燒溫度、預(yù)燒氣氛及外加劑的選擇。 預(yù)合成 合成的方法通常有固相反響法和液相反響法，可根據(jù)需求進(jìn)展選擇。. 實(shí)例：（原料）預(yù)燒目的預(yù)燒條件Al2O3使-Al2O3轉(zhuǎn)化為-Al

27、2O3，提高原料純度，改善產(chǎn)品性能 （提純及晶型轉(zhuǎn)化)采用H3BO3作添加劑時(shí)，預(yù)燒溫度14001450C左右，保溫23h。采用NH4F作添加劑時(shí)，預(yù)燒溫度1250C，保溫12h MgO提高M(jìn)gO的活性，改善水化性能（改善原料活性及水化性能）預(yù)燒溫度在1400C以上滑石 破壞滑石的層狀結(jié)構(gòu)，避免定向排列，降低收縮，減少瓷件開裂，同時(shí)也有利于粉磨 （減少燒縮及改善各向異性）預(yù)燒溫度一般在13001500C之間，加礦化劑（如蘇州土、硼酸、碳酸鋇等）可降低預(yù)燒溫度，含F(xiàn)e2O3時(shí)，可采用還原氣氛 常用原料的預(yù)燒目的與預(yù)燒條件. 成型原料的塑化 塑化是利用塑化劑使原來(lái)無(wú)塑性的坯料具有可塑性的過(guò)程。成型

28、的坯料必需進(jìn)展塑化。 塑化劑:使坯料具有可塑性才干的物質(zhì)。 可塑性：坯料在外力下無(wú)裂紋形變，外力去除后不再恢復(fù)原狀的性質(zhì)。 塑化劑普通有無(wú)機(jī)塑化劑和有機(jī)塑化劑兩類。新型陶瓷普通采用有機(jī)塑化劑。 無(wú)機(jī)塑化劑：傳統(tǒng)陶瓷中的粘土類物質(zhì)。 塑化機(jī)理構(gòu)成帶電的粘土水體系 . 有機(jī)塑化劑組成： 粘結(jié)劑：粘結(jié)粉料的物質(zhì)。 如：PVA) 增塑劑：加強(qiáng)粘結(jié)效果，或分散粘結(jié)劑、流動(dòng)性。 (如：甘油 溶劑:溶解粘結(jié)劑、增塑劑，并能與粉料構(gòu)成膠狀物質(zhì) 如：水、丙酮、酒精、苯等有機(jī)塑化劑塑化機(jī)理 水溶、親水、極性高分子與瘠性物料粘結(jié)構(gòu)成水化膜 .常見(jiàn)塑化劑聚乙烯醇PVA(PH7)羧甲基纖維素CMC石蠟.塑化劑對(duì)坯體性能

29、的影響 機(jī)械強(qiáng)度(氣孔問(wèn)題電性能氣孔、吸濕導(dǎo)致的電性能變化燒成氣氛 有機(jī)物不完全熄滅及過(guò)程中復(fù)原問(wèn)題塑化劑用量塑化劑的揮發(fā)速率.壓制成型粉料的造粒 造粒是在原料細(xì)粉中參與一定量的塑化劑，制成粒度較粗、具有一定假顆粒度級(jí)配、流動(dòng)性較好的團(tuán)粒約2080目，以利于新型陶瓷坯料的壓制成型。 手工造粒 本法僅適用于小批量消費(fèi)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。 加壓造粒法 本法的優(yōu)點(diǎn)是團(tuán)粒體積密度大，制品的機(jī)械強(qiáng)度高，能滿足各種大體積或復(fù)雜外形制品的成型要求。它是新型陶瓷消費(fèi)中常用的方法。. 噴霧枯燥造粒法 本法造粒好壞與料漿粘度、噴霧方法等有關(guān)。本法適用于現(xiàn)代化大規(guī)模的延續(xù)消費(fèi)，效率高，任務(wù)環(huán)境大大改善，但設(shè)備投資大，工藝

30、較復(fù)雜。 凍結(jié)枯燥法 這種粉料呈球狀，組成均勻，反響性與燒結(jié)性良好，適用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。.注漿成型用漿料 采用注漿成型的新型陶瓷坯料，因其中多為瘠性物料，必需采用一定措施，使?jié){料具一定的懸浮性。 料漿懸浮的方法普通有兩種： 控制料漿的pH值； 添加有機(jī)外表活性物質(zhì)的吸附。.5配料與混合 配料：按瓷料的組成，將各種原料進(jìn)展準(zhǔn)確稱量。 混料： 機(jī)械混合球磨或攪拌 化學(xué)混合粉末-鹽溶液或者全部鹽溶液本卷須知：配料制備成分配比準(zhǔn)確、防止污染混合： 加料順序 加料方法多元少量化合的添加 濕法混合時(shí)的分層密度差別-過(guò)篩 球磨筒混料機(jī)的公用.2.2 釉料的制備 釉料組成的表示方法也和坯體一樣，可以各氧化物的質(zhì)

31、量百分比表示或以各種原料的實(shí)踐配料量來(lái)表示，也可以實(shí)驗(yàn)公式釉式表示。2.2.1 釉料的釉式. 釉料配方的配制原那么 根據(jù)坯體的燒結(jié)性質(zhì)調(diào)理釉料的熔融性質(zhì)，釉料的熔融性質(zhì)包括釉料的熔融溫度，熔融溫度范圍和釉面性能等三方面的目的。 釉料的膨脹系數(shù)與坯體膨脹系數(shù)相順應(yīng) 坯體與釉料的化學(xué)組成相順應(yīng) 釉的彈性模量與坯的彈性模量相匹配 合理選用原料2.2.2 釉料配方. 資料的預(yù)備 主要掌握坯料的化學(xué)與物理性質(zhì)，明確釉料本身的性能要求，還要了解制釉原料化學(xué)組成，原料的純度以及工藝性能等。 配制方法 釉料配制方法是用化學(xué)組成百分?jǐn)?shù)來(lái)表示或者用實(shí)驗(yàn)公式來(lái)表示的。以變動(dòng)化學(xué)組成的百分?jǐn)?shù)或?qū)嶒?yàn)公式中的氧化物摩爾數(shù)

32、或者是兩種氧化物的摩爾數(shù)之比來(lái)配成一系列的釉式，然后經(jīng)過(guò)制備，燒成并測(cè)定它們的物理性質(zhì)，找到符合要求的配方。在得到良好的配方后，再進(jìn)展配方的調(diào)整實(shí)驗(yàn)。此時(shí)可用優(yōu)選法或正交實(shí)驗(yàn)法，以求得到一個(gè)釉面各項(xiàng)性能目的最正確的釉料配方。釉料配方確實(shí)定.2.3.1 成型根底知識(shí)一坯料的成型性能 坯料對(duì)坯體成型工藝的順應(yīng)性稱坯料的成型性能。坯料分類：可塑泥團(tuán)泥漿粉料2.3 陶瓷成型技術(shù) 定義：陶瓷制品的成型就是將坯料制成具有一定外形和規(guī)格的坯體。該坯體在經(jīng)過(guò)施釉，燒成等工序成陶瓷制品。 .二調(diào)整坯料成型性能的添加劑 添加劑種類及其作用： 1. 解凝膠又稱解膠劑，稀釋劑 主要用于注漿成型。運(yùn)用 粘土質(zhì)泥漿無(wú)機(jī)電

33、解質(zhì)、有機(jī)酸鹽類or聚合物電解質(zhì)瘠性料漿有機(jī)酸鹽類or聚合物電解質(zhì)目的 改善泥漿的流動(dòng)性。.3光滑劑 用于壓制成型目的 提高粉料的潮濕性，減少粉料顆粒之間及粉料與模具之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度。二調(diào)整坯料成型性能的添加劑2結(jié)合劑 用于可塑成型目的 提高可塑泥團(tuán)的塑性，加強(qiáng)生坯的強(qiáng)度種類 有機(jī)物及其溶液、無(wú)機(jī)物質(zhì) 在常溫下將坯料顆粒粘合在一同，使其具有成型才干，但燒結(jié)時(shí)，他們便揮發(fā)、分解、氧化粘合劑。 在常溫下能提高坯料塑性，經(jīng)燒成后仍留在坯體中粘結(jié)劑.2.3.2 成型方法分類 冷法坯料含水量漿料3040%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(wú)模等靜壓成型法：運(yùn)用橡皮膜，坯料含

34、水量1.53%粉料干壓成型法：運(yùn)用鋼模 ，坯料含水量68% 粉料 可塑成型法 成型方法坯料含水量1826%泥料注漿成型法熱法熱壓注法：鋼模 流延成型法 漿料.2.3.3 成型方法的選擇 以圖紙或樣品為根據(jù)，確定工藝道路，選擇適宜的成型方法。選擇成型方法時(shí)，要從以下幾方面來(lái)思索： 1產(chǎn)品的外形、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(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度要小，勞動(dòng)條件要好。 5技術(shù)目的要高，經(jīng)濟(jì)效益要好。 .2.3.4 注漿成型 注漿成型工藝簡(jiǎn)單，適于消費(fèi)一些外形復(fù)雜且不規(guī)那么、外觀尺寸要求不嚴(yán)厲、壁薄及大型厚胎的制品。2.3.4.1 影響泥漿流動(dòng)性的要素1、固相的含

35、量、顆粒大小和外形的影響2、泥漿溫度的影響 3、粘土及泥漿處置方法的影響 4、泥漿的pH值的影響 .2.3.4.2 注漿過(guò)程的物理化學(xué)變化 1.注漿時(shí)的物理脫水過(guò)程 2.注漿時(shí)的化學(xué)凝聚過(guò)程: Na-粘土CaSO4Na2SiO3Ca-粘土CaSiO3+Na2SO4 .2.3.4.3 陶瓷坯體的注漿成型 1、根本注漿方法 ： 空心注漿(單面注漿) 實(shí)心注漿(雙面注漿)空心注漿(單面注漿) .實(shí)心注漿(雙面注漿) .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 .3、注漿成型用料漿性能要求1料漿的流動(dòng)性要好2料漿的穩(wěn)定性要好 不易沉淀和分層3料漿的觸變性要小4料漿的含水

36、量盡能夠少，浸透性要好5料漿的脫模性要好 可用花生油或肥皂水6料漿中應(yīng)盡能夠不含氣泡.2.3.5 干壓成型 2.3.5.1 干法壓制的根本原理 1、粉料的根本性質(zhì) (1) 粒度和粒度的分布 V=abc=r3即該顆粒等效半徑為： .2粉料的堆積性質(zhì) 等徑球體堆積方式及孔隙率 .(3) 粉料的拱橋效應(yīng)(或稱橋接) .2、粉料的流動(dòng)性 粉料自然堆積的外形 F=.2.3.5.2 壓制過(guò)程坯體的變化 1、密度的變化 坯體密度與壓力的關(guān)系 .2、強(qiáng)度的變化 第一階段強(qiáng)度并不大 第二階段強(qiáng)度直線提高第三階段強(qiáng)度變化也較平坦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，那么不均勻分布景象愈嚴(yán)重。

37、.2.3.5.3 加壓制度對(duì)坯體質(zhì)量的影響1、成型壓力的影響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(shí)加壓；c雙面先后加壓；d四面加壓 .3、加壓速度的影響4、添加劑的選用1減少粉料顆粒間及粉料與模壁之間的摩擦，這種添加物又稱光滑劑；2添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(jìn)粉料顆粒吸附、潮濕或變形，通常采用外表活性物質(zhì)。5、彈性后效 加荷卸荷壓力與變形的關(guān)系表示圖 .2.3.5.4 影響層裂的要素及防止方法 1、氣體的影響。2、坯體水分的影響。3、加壓次數(shù)對(duì)層裂的影響。4、壓制時(shí)間及壓力的影響。.2.3.6 可塑成型 可塑成型主要是經(jīng)

38、過(guò)膠態(tài)原料制備、加工，從而獲得一定外形的陶瓷壞體。 2.3.6.1 可塑成型分類 可塑成型是古老的一種成型方法。我國(guó)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。 .1、擠壓成型 真空練泥的泥料經(jīng)擠制機(jī)擠坯機(jī)擠壓成型。 適用范圍：擠制直徑130mm管、棒壁薄0.2mm；近年可擠制100200mm寬、0.13mm厚片坯；800mm、100200孔/cm2蜂窩、篩格陶瓷。泥料要求：1粉料有足夠的細(xì)度和外形以保證必要的流動(dòng)性；2溶劑、增塑劑等用量要適當(dāng)，混合均勻。電容器陶瓷的擠壓成型泥料增塑劑、粘結(jié)劑配比%瓷種甲基纖維素桐油水糊精鈦酸鋇瓷7522錫酸

39、鈣瓷42057.擠壓成型時(shí)應(yīng)該留意以下工藝問(wèn)題： 1擠制的壓力； 2擠出速率； 3擠出管子時(shí)，管壁厚度必需能接受本身的重力作用和順應(yīng)工藝要求； 4擠壓成型的缺陷。 .2、熱壓鑄成型工藝 陶瓷熱蠟鑄工藝流程圖 .熟瓷料預(yù)煅燒的瓷料。運(yùn)用前枯燥增塑劑石蠟外表活性劑油酸、硬脂酸、蜂蠟等，提高石蠟的熱流動(dòng)性和冷凝石蠟的強(qiáng)度；減少石蠟用量；防止瓷粉分層。石蠟用量：取決于粉料粒度、粒形和粒度級(jí)配。蠟漿的性能要求：1穩(wěn)定性好：長(zhǎng)時(shí)間加熱攪拌下堅(jiān)持均勻不分層。2可鑄性好：鑄滿模腔并堅(jiān)持外形的才干。3收縮率低。.3、熱壓鑄成型的特點(diǎn) 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(duì)外形

40、復(fù)雜、精細(xì)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，消費(fèi)效率高。 熱壓鑄成型的缺陷是，工序較繁，耗能大，工期長(zhǎng)，對(duì)于壁薄，大而長(zhǎng)的制品不宜采用。.2.3.7 造粒成型造粒類型原料狀態(tài)造粒機(jī)理粒子形狀主要適用領(lǐng)域備注熔融成型熔融液冷卻、結(jié)晶、削除板狀、花料狀無(wú)機(jī)、有機(jī)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(wú)機(jī)、有機(jī)化學(xué)藥品、陶瓷轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)機(jī)、有機(jī)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(wú)機(jī)、有機(jī)化學(xué)藥品、食品噴霧干燥型溶液、泥漿表面張力、干燥、結(jié)

41、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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)、有機(jī)藥品使用沸點(diǎn)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)藥品有時(shí)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(wú)機(jī)、有機(jī)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(guò)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(jī)

42、、無(wú)機(jī)藥品壓縮成型機(jī)械型板棒機(jī)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.2.3.8 流延成型補(bǔ)充知識(shí)：流變學(xué)根底 流變學(xué)(rheology)系指研討物體變形和流動(dòng)的科學(xué)，1929年由Bengham和Crawford提出。 物體的二重性：物體在外力作用下可察看到變形和流動(dòng)景象。 流變性：物體在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的變形性和流動(dòng)性。流動(dòng)是液體和氣體的主要性質(zhì)之一，流動(dòng)的難易程度與流體本身的粘性有關(guān)，因此流動(dòng)可視為一種非可逆性變形過(guò)程。.剪切應(yīng)力與剪切速度是表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)根本參數(shù)。流體的層流速度不同，構(gòu)成速度梯

43、度，或稱剪切速度。速度梯度的產(chǎn)生是由于流動(dòng)阻力的存在，流動(dòng)較慢的液層阻滯流動(dòng)較快液層的運(yùn)動(dòng)。使各液層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力叫剪切力，在單位液層面積A上所需施加的這種力稱為剪切應(yīng)力，簡(jiǎn)稱剪切力。剪切應(yīng)力和剪切速度 .流變學(xué)在混懸劑中的運(yùn)用混懸劑靜止形狀時(shí)的剪切應(yīng)力忽略不計(jì)，但振搖后把制劑從容器中倒出時(shí)存在較大的剪切速度。混懸劑在貯藏過(guò)程中假設(shè)剪切速度小，那么顯示較高的粘性；假設(shè)剪切速度大，那么顯示較低的粘性?；鞈覄┰谡駬u、倒出及鋪展時(shí)能自在流動(dòng)是構(gòu)成理想的混懸劑的最正確條件。.乳劑在制備和運(yùn)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遭到各種剪切力的影響，大部分乳劑表現(xiàn)為非牛頓流動(dòng)。在運(yùn)用和制備條件下乳劑的特性能否適宜，主要由

44、制劑的流動(dòng)性決議。表達(dá)在乳劑鋪展性、經(jīng)過(guò)性、順應(yīng)性等方面。掌握制劑處方對(duì)乳劑流動(dòng)性的影響非常重要。流變學(xué)在乳劑中的運(yùn)用.流變學(xué)在藥學(xué)中運(yùn)用 液體 半固體 固體 制備工藝a. 混合 皮膚表面上制劑的 壓片或填充膠囊時(shí) 裝量的生產(chǎn)能力 鋪展性和粘附性 粉體的流動(dòng) b. 由剪切引起的 從瓶或管狀容器中 粉末狀或顆粒狀 操作效率的提高 分散系粒子的粉碎 制劑的擠出 固體充填性c. 容器中的液體 與液體能夠混合的的流出和流入 固體量d. 通過(guò)管道輸送 從基質(zhì)中藥物的釋放液體的制劑過(guò)程e. 分散體系的物理穩(wěn)定性.一、牛頓流動(dòng)理想的液體服從牛頓粘度法那么(1687年，牛頓定律，Newtonian equat

45、ion)， 即剪切應(yīng)力S與剪切速度D成正比： S=F/A=D D為剪切速度，S為剪切應(yīng)力，F(xiàn)為A面積上施加的力， 為粘度或粘度系數(shù)單位Pas，1Pas=10P(泊)，流度(fluidity)：=1/,即粘度的倒數(shù)。 運(yùn)動(dòng)粘度：粘度與同溫度的密度之比值(/),再乘以106，單位mm/s。流變性質(zhì).牛頓液體：服從牛頓定律的液體。 牛頓液體的特點(diǎn)： 普通為低分子的純液體或稀溶液； 在一定溫度下，牛頓液體的粘度為常數(shù)，它只是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而減小。一、牛頓流動(dòng).二、非牛頓流動(dòng)非牛頓液體(nonNewtonian fluid):不符合牛頓定律的液體，如乳劑、混懸劑、高分子溶液、膠體溶液、軟膏以及固

46、液的不穩(wěn)定體系等。 粘度曲線(viscosty curve)或流動(dòng)曲線(flow curve):把切變速度D隨切應(yīng)力S而變化的規(guī)律繪制成的曲線。 流動(dòng)方程式(rheological equation):表示流動(dòng)曲線外形的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 按非牛頓液體流動(dòng)曲線為類型可將非牛頓液分為塑性流動(dòng)、假塑性流動(dòng)、脹性流動(dòng)、觸變流動(dòng)。. A-牛頓流體； B-塑性流體； C-假塑性流體；D-脹性流體； E-觸變性流體.(一)塑性流動(dòng)(plastic flow)塑性流動(dòng)：不過(guò)原點(diǎn)；有屈服值S0；當(dāng)切應(yīng)力S S0時(shí)，剪切速度D和剪切應(yīng)力呈直線關(guān)系。 塑性(plastisity) 屈服值(yield value)：引起

47、塑性液體流動(dòng)的最低切應(yīng)力S0 。 塑性粘度(plastic viscosity):塑性液體的粘度pl。 塑性液體的流動(dòng)公式：D=(S- S0)/pl D為切變速度，S為切應(yīng)力， S0 為屈服值， pl 為塑性粘度。 在制劑中表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的劑型有濃度較高的乳劑、混懸劑、單糖漿、涂劑。.塑性流體的構(gòu)造變化表示圖.(二)假塑性流動(dòng)(pseudoplastic flow)假塑性流動(dòng)：沒(méi)屈服值；過(guò)原點(diǎn)；剪切速度增大，構(gòu)成向下彎的上升曲線，粘度下降，液體變稀。假塑性液體的流動(dòng)公式：D=Sn/a 或 log D=log 1/a +nlog S D為剪切速度；S為剪切應(yīng)力；a 為表觀粘度(隨切變速度的不同而

48、不同；n1， a 隨S添加而添加。 在制劑中表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)的劑型有某些親水性高分子溶液及微粒分散體系處于絮凝形狀的液體。.假塑性流體的構(gòu)造變化表示圖.(三)脹性流動(dòng)(dilatant flow)脹性流動(dòng)：沒(méi)屈服值；過(guò)原點(diǎn)；剪切速度很小時(shí)，液體流動(dòng)速度較大，當(dāng)剪切速度逐漸添加時(shí)，液體流動(dòng)速度逐漸減小，液體對(duì)流動(dòng)的阻力添加，表觀粘度添加，流動(dòng)曲線向上彎曲。 在制劑中表現(xiàn)為脹性流動(dòng)的劑型為含有大量固體微粒的高濃度混懸劑如50%淀粉混懸劑、糊劑等。.脹性流體的構(gòu)造變化表示圖.(四)觸變流動(dòng)(thixotropic flow)隨著剪切應(yīng)力增大，粘度下降，剪切應(yīng)力消除后粘度在等溫條件下緩慢地恢復(fù)到原來(lái)形

49、狀的景象稱為觸變性。產(chǎn)生觸變的緣由：對(duì)流體施加剪切力后，破壞了液體內(nèi)部的網(wǎng)狀構(gòu)造，當(dāng)剪切力減小時(shí)，液體又重新恢復(fù)原有構(gòu)造，恢復(fù)過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，因此觸變流動(dòng)曲線中上行線和下行線就不重合。 觸變流動(dòng)的特點(diǎn)：等溫的溶膠和凝膠的可逆轉(zhuǎn)換。 塑性流體、假塑性流體、脹性流體中多數(shù)具有觸變性。.(五)粘彈性(viscoelasticity)高分子物質(zhì)或分散體系具有粘性(viscosity)和彈性(elasticity)雙重特性，稱之為粘彈性(viscoelasticity)。 物質(zhì)被施加一定的壓力而變形，并使其堅(jiān)持一定應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減少，此景象稱為應(yīng)力緩和(stress relaxation) 。

50、對(duì)物質(zhì)附加一定的分量時(shí)，表現(xiàn)為一定的伸展性或形變，而且隨時(shí)間變化，此景象稱為蠕變性(creep)。.1、工藝流程溶劑混磨燒結(jié)促進(jìn)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、光滑劑粘合劑卷軸待用流延成型.2、流延成型漿料的制備 流延成型用漿料的制備方法是，先將經(jīng)過(guò)細(xì)磨、煅燒的熟瓷粉參與溶劑，必要時(shí)添加抗聚凝劑、除泡劑、燒結(jié)促進(jìn)劑等進(jìn)展?jié)袷交炷ィ?再參與粘結(jié)劑、增塑劑、光滑劑等進(jìn)展混磨以構(gòu)成穩(wěn)定的、流動(dòng)性良好的漿料。3、流延成型的特點(diǎn) 流延成型設(shè)備不太復(fù)雜，且工藝穩(wěn)定，可延續(xù)操作，消費(fèi)效率高，自動(dòng)化程度高，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，

51、燒成收縮率有時(shí)高達(dá)2021%。 流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷獨(dú)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)模集成電路的運(yùn)用，提供了寬廣的前景。.2.3.9 軋膜成型 軋膜成型是將預(yù)備好的陶瓷粉料，拌以一定量的有機(jī)粘結(jié)劑(如聚乙烯醇等)和溶劑，經(jīng)過(guò)粗軋和精軋成膜片后再進(jìn)展沖片成型。 1、工藝流程 壓延輥精軋?jiān)鏊軇┱澈蟿┐煞鬯旌希鬯榭菰?混料輥壓粗軋成型.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153535壓電喇叭15182濾波器15242壓電陶瓷900g480g240g4000mL1820各種軋膜瓷料用塑化劑

52、的不同配比 .3、軋膜成型的特點(diǎn) 軋膜成型具有工藝簡(jiǎn)單、消費(fèi)效率高、膜片厚度均勻、消費(fèi)設(shè)備簡(jiǎn)單、粉塵污染小、能成型厚度很薄的膜片等優(yōu)點(diǎn)。但用該法成型的產(chǎn)品枯燥收縮和燒成收縮較干壓制品的大。 該法適于消費(fèi)批量較大的1mm下的薄片狀產(chǎn)品，在新型陶瓷消費(fèi)中運(yùn)用較為普遍。.2.3.10 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(jī)質(zhì)粒壓紋加熱擠壓制粒機(jī)混練機(jī)低溫粉碎用輥機(jī)低溫?cái)D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.適用范圍：可成型復(fù)雜外形的制品。如：壁薄0.6mm、帶側(cè)面型芯孔的復(fù)雜零件。優(yōu)點(diǎn)：成型坯體和燒結(jié)后實(shí)踐坯體尺寸的準(zhǔn)確度高，尺寸公差1%以內(nèi)。模壓

53、為1%2%；注漿為5%；自動(dòng)化；周期短；密度均勻等。缺陷：脫脂時(shí)間長(zhǎng)；模具設(shè)計(jì)加工難。.2.4 其他成型方法 2.4.1 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經(jīng)過(guò)泥漿槽，粘附上適宜厚度的漿料。經(jīng)過(guò)烘干區(qū)并構(gòu)成一層薄瓷坯，卷軸待用。在燒結(jié)過(guò)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，那么在加熱軟化的情況下，可將坯帶加壓定型。 .2.4.2 滾壓成型 它與軋膜成型有些類似，是以熱塑性有機(jī)高分子物質(zhì)作為粘合載體，將載體與陶瓷粉料放在一同，參與封鎖式混練器進(jìn)展混練，練好后再進(jìn)入熱軋輥箱，軋制成

54、一定厚度引出，用冷空氣進(jìn)展冷卻，然后卷軸待用。如欲制造其它定型坯帶，那么對(duì)從軋輥箱出來(lái)的坯片，可趁熱進(jìn)展壓花。此法與前述紙帶成型法均可用以制造垂直多孔筒狀熱交換器，兩者各有優(yōu)點(diǎn)。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。 .2.4.3 印刷成型 將超細(xì)粉料、粘合劑、光滑劑、溶劑等充分混合，調(diào)制成流動(dòng)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。 2.4.4 噴涂成型 此法所用的漿料與流延法、印刷法類似，但必需調(diào)得更稀一些，以便利用緊縮空氣經(jīng)過(guò)噴嘴，能使之構(gòu)成霧粒，此法主要用以制造獨(dú)石電容器，噴涂時(shí)以事先刻制好的掩膜，擋住不應(yīng)噴涂的部分，到一定程度可讓其枯燥，干后再

55、作第二次、第三次噴涂，到達(dá)預(yù)定厚度時(shí)，再改換掩膜，噴上所需的另一漿料。按這種金屬漿料和陶瓷漿料，反復(fù)改換掩膜，交替噴上，以獲得獨(dú)石電容器的構(gòu)造。 .2.4.5 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(dá)1106MPa。宏大的壓力，以極快的速度作用在粉末體上，使壓坯獲得接近實(shí)際密度和很高的強(qiáng)度。爆炸成型法可以成型外形復(fù)雜的制品，制品的輪廓明晰，尺寸公差穩(wěn)定，本錢較低。目前，爆炸成型法已運(yùn)用于鐵氧體、金屬陶瓷等的消費(fèi)。.2.4.6 壓力浸透工藝注漿改良2.4.7 注射成型2.4.8 熱等靜壓HIP2.4.9 化學(xué)蒸汽浸透工藝C

56、VI2.4.10 原位凝固膠態(tài)成型.常用成型工藝優(yōu)缺陷對(duì)照.3 坯體的枯燥與排塑工藝 坯體枯燥的目的在于提高其機(jī)械強(qiáng)度，有利于裝窯操作并保證燒成初期可以順利進(jìn)展。 枯燥：借助熱能使坯料中的水分汽化，并由枯燥介質(zhì)帶走的過(guò)程。 即：坯體與枯燥介質(zhì)間傳熱、傳質(zhì)過(guò)程3.1 枯燥 .3.1.1 水與坯體的結(jié)合方式 .3.1.2 枯燥過(guò)程 枯燥過(guò)程是坯體與枯燥介質(zhì)間經(jīng)過(guò)能量交換和水分交換，坯體水分蒸發(fā)并被介質(zhì)帶走，同時(shí)坯體外表水分濃度降低，導(dǎo)致外表水分濃度與內(nèi)部水分濃度構(gòu)成濕度差，內(nèi)部水分經(jīng)顆粒間空隙構(gòu)成的毛細(xì)管網(wǎng)分散至外表，從而實(shí)現(xiàn)坯體中一切機(jī)械結(jié)合水排除的過(guò)程?？菰镞^(guò)程主要包括外表水分汽化過(guò)程及內(nèi)部水

57、分分散過(guò)程。.13時(shí)間升速階段等速階段 降速階段 平衡階段 介質(zhì)溫度21坯體含水率 2枯燥速度 3坯體外表溫度ABCDO 枯燥的四個(gè)階段按枯燥速度分類.枯燥速度取決與內(nèi)部分散速度和外表汽化速度兩個(gè)過(guò)程 可分為四個(gè)階段： 1、升速階段 短時(shí)間內(nèi)，坯體外表被加熱到等于枯燥介質(zhì)濕球溫度的溫度，水分蒸發(fā)速度很快增大，坯體吸收的熱量和蒸發(fā)水分耗去的熱量相等。 時(shí)間短，排除水量不大 。 2、等速枯燥階段 坯體外表蒸發(fā)的水分由內(nèi)部向坯體外表源不斷補(bǔ)充，坯體外表總是堅(jiān)持潮濕。 枯燥速度不變，坯體外表溫度堅(jiān)持不變，水分自在蒸發(fā)。 到臨界水分點(diǎn)后，坯體內(nèi)部水分分散速度開場(chǎng)小于外表蒸發(fā)速度，坯體水分不能全部潤(rùn)濕外表

58、，開場(chǎng)降速階段，體積收縮不大 .3、降速枯燥階段 外表停頓收縮，繼續(xù)枯燥僅添加坯體內(nèi)部孔隙。 枯燥速度下降，熱能耗費(fèi)下降，坯體外表溫度提高。 4、平衡階段 坯體外表水分到達(dá)平衡水分時(shí)，枯燥速度為0。 枯燥最終水分取決與枯燥介質(zhì)的溫度和濕度 .枯燥時(shí)坯體的宏觀收縮景象第一階段：只需收縮水蒸發(fā)，無(wú)氣孔構(gòu)成，坯體急劇收縮，坯體減小的體積等于水分去除體積。第二階段：收縮水與氣孔水同時(shí)排除，坯體既產(chǎn)生收縮，又開場(chǎng)構(gòu)成部分氣孔。第三階段：收縮停頓，水分排除體積等于構(gòu)成氣孔的體積。.成型中：受力不均，密度、水分不均勻，定向陳列等都會(huì)呵斥枯燥過(guò)程中制品的不均勻收縮。 1、可塑成型： 1) 旋坯枯燥變型能夠性

59、滾壓成型 2) 擠制成型：存在顆粒定向陳列，泥段軸向、徑向枯燥收縮不同。距中心軸不同位置，收縮不一致，愈遠(yuǎn)密度越高，收縮下降。 2、注漿成型： 顆粒定向陳列 接近吸漿面石膏模任務(wù)面 致密度提高，水分下降 遠(yuǎn)離吸漿面石膏模任務(wù)面 致密度下降， 水分提高 粘結(jié)各部件時(shí)留下的應(yīng)力 3、壓制成型：粉料水分、 堆積、受力不均勻 3.1.3 成型方法對(duì)枯燥收縮的影響.1、整體開裂：沿整個(gè)體積，產(chǎn)生不均勻收縮，如超越坯體的臨界應(yīng)力，那么導(dǎo)致完全破裂。 多見(jiàn)于枯燥開場(chǎng)階段，坯體厚，水分高的坯體開裂幾率高。 2、邊緣開裂：壁薄，扁平的制品多見(jiàn)，邊緣枯燥速度 中心部位。 多見(jiàn)于坯體外表，邊緣張應(yīng)力 壓應(yīng)力 3、中

60、心開裂：邊緣枯燥速度 中心部位，周邊收縮終了，內(nèi)部仍在收縮，周邊限制中心部位收縮，使瞬間邊緣受壓應(yīng)力，中心部位受張應(yīng)力。4、外表開裂：內(nèi)部與外表溫度、水分梯度相差過(guò)大，產(chǎn)生外表龜裂，坯體吸濕膨脹而釉不膨脹， 使釉由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閺垜?yīng)力。 5、構(gòu)造裂紋：常見(jiàn)于擠制成型：泥團(tuán)組成、水分不均 多見(jiàn)于壓制成型：粉料內(nèi)空氣未排除，呵斥坯體的不延續(xù)構(gòu)造。3.1.4 枯燥開裂的類型和產(chǎn)生條件 .自在含水率% 空氣溫度與枯燥速率的影響枯燥速度和枯燥條件空氣的溫度、濕度和流動(dòng)速度關(guān)系 .自在含水率% 相對(duì)濕度與枯燥速度的關(guān)系 .空氣流動(dòng)速度與枯燥速度的關(guān)系 自在含水率%.3.1.5 枯燥制度 枯燥制度是坯體進(jìn)展枯