陶瓷工藝原理第四章t2陶瓷t2陶瓷工課件

4.4注漿成型(slipcasting)4.4.1概述4.4.2泥漿的成型性能4.4.3基本注漿成型方法4.4.4強化注漿成型方法4.4.5熱壓鑄成型4.4.6流延法成型12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4注漿成型(slipcasting)4.1工藝過程：將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，由于多孔性模型的吸水性，泥漿在貼近模壁的一側(cè)被模子吸水而形成一均勻的泥層，并隨時間的延長而加厚，當達到所需厚度時，將多余的泥漿傾出，最后該泥層繼續(xù)脫水收縮而與模型脫離，從模型取出后即為毛坯。4.4.1概述12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理工藝過程：將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，2工藝特點：（1）適于成型各種產(chǎn)品，形狀復雜、不規(guī)則、薄、體積較大而且尺寸要求不嚴的器物，如花瓶、湯碗、橢圓形盤、茶壺等。（2）坯體結(jié)構(gòu)均勻，但含水量大且不均勻，干燥與燒成收縮大。傳統(tǒng)的定義：在石膏模的毛細管力作用下，含有一定水分的粘土泥漿脫水硬化、成型的過程。目前：將所有基于坯料具有一定液態(tài)流動性的成型方法統(tǒng)歸為注漿成型。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理工藝特點：（1）適于成型各種產(chǎn)品，形狀復雜、不規(guī)則、薄、體積34.4.2泥漿的成型性能4.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性4.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素4.4.2.3注漿過程的物理化學變化12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2泥漿的成型性能4.4.2.1陶瓷泥漿的流44.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性1.陶瓷泥漿的流動曲線2.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度(2)固相顆粒的粒度及粒度分布(3)電解質(zhì)的加入(4)陳腐(5)有機物質(zhì)(6)可溶性鹽類12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性1.陶瓷泥漿的51.陶瓷泥漿的流動曲線12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理1.陶瓷泥漿的流動曲線12/19/2022國家精品6陶瓷泥漿就其固相顆粒大小講，是介于溶膠－懸浮體－粗分散體系之間的一種特殊系統(tǒng)。既具有溶膠的穩(wěn)定性，又會聚集沉降。因此，要控制泥漿的流變性能，既要從固相顆粒本身出發(fā)，又要考慮外在條件（濃度、粒度分布、電解質(zhì)的種類和數(shù)量，泥漿制備方法等）的影響。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理陶瓷泥漿就其固相顆粒大小講，是介于溶膠－懸浮體72.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度12/18(2)固相顆粒的粒度及粒度分布一定濃度的泥漿中固相顆粒越細，顆粒間的平均距離越小，吸引力增大，位移時所需克服的阻力增大，流動性減小。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)固相顆粒的粒度及粒度分布一定濃度的泥漿中固相顆粒912/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理10(3)電解質(zhì)的加入在泥漿中加入一定數(shù)量和一定種類的電介質(zhì)，可以使泥漿在含水量最少的情況下，具有良好的流動性。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)電解質(zhì)的加入在泥漿中加入一定數(shù)量和1112/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理1212/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理13(4)陳腐新鮮調(diào)制的泥漿及解凝程度不夠的泥漿，流變性能是不穩(wěn)定的，經(jīng)過陳腐（可長達幾周的時間）后，可以穩(wěn)定下來。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(4)陳腐新鮮調(diào)制的泥漿及解凝程度不夠1412/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理15(5)有機物質(zhì)腐植質(zhì)是一系列酸性的高分子聚合物，其官能團主要是羧基、酚式羥基及少量烯醇式羥基。它們可以影響粘土顆粒的絮凝，進而影響其流動性。主要是降低泥漿的粘度，增加其流動性。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(5)有機物質(zhì)腐植質(zhì)是一系列酸性的高分子聚合物，1612/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理17(6)可溶性鹽類包括堿金屬、堿土金屬的氯化物、硫酸鹽，它們能使泥漿的粘度提高。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(6)可溶性鹽類包括堿金屬、堿土金屬的氯184.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素1.流動性2.吸漿速度3.脫模性4.挺實能力5.加工性(1)固相的含量、顆粒大小和形狀的影響(2)泥漿溫度的影響

(3)水化膜厚度的影響(4)泥漿的pH值的影響(5)電解質(zhì)的作用12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素1.流動性2.191.流動性影響泥漿流動性的因素：(1)固相的含量、顆粒大小和形狀的影響泥漿流動時的阻力來自三個方面：a.

水分子本身的相互吸引力；b.

固相顆粒與水分子之間的吸引力；c.固相顆粒相對移動時的碰撞阻力。若用經(jīng)驗公式表示可寫為：η＝ηo(1－c)＋κ1cn＋κ2cm式中η——泥漿粘度；ηo——液體介質(zhì)粘度；c——泥漿中固相濃度；n、m、k1、k2——常數(shù)。（對高嶺土泥漿來說，n＝1，m＝3，k1＝0.08，k2＝7.5）12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理1.流動性影響泥漿流動性的因素：(1)固相的含量、顆20固相顆粒越細，流動性減小等軸顆粒產(chǎn)生的阻力最小。反映顆粒形狀與懸浮液粘度關(guān)系的經(jīng)驗公式：η＝ηo(1＋KV)式中η——懸浮液粘度；ηo——液體介質(zhì)粘度；V——懸浮液中固相體積百分數(shù)；K——形狀系數(shù)。顆粒形狀球形橢圓形層片狀長/厚=12.5棒狀20×6×3形狀系數(shù)K2.54.8538012/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理固相顆粒越細，流動性減小顆粒形狀球形橢圓形層片狀棒狀20×21(2)泥漿溫度的影響

將泥漿加熱時，分散介質(zhì)（水）的粘度下降，泥漿粘度也因而降低。企業(yè)的試驗結(jié)果泥漿溫度℃11.517.027384255流動性秒151140102796656此外，提高泥漿溫度還可加速泥漿脫水，增加坯體強度。所以生產(chǎn)中有采用熱漿進行澆注的方法。若泥漿溫度為35～40℃、模型溫度為35℃左右，則吸漿時間可縮短一半，脫膜時間也相應縮短。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)泥漿溫度的影響將泥漿加熱時，分散22(3)水化膜厚度的影響粘土原料經(jīng)過干燥后配成的泥漿其流動性有所改變。粘土干燥溫度與泥漿流動性的關(guān)系這和粘土干燥脫水后，表面吸附離子的吸附性質(zhì)發(fā)生變化（這種現(xiàn)象稱為固著現(xiàn)象）有關(guān)。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)水化膜厚度的影響粘土原料經(jīng)過干燥后配成的泥漿其流動23在同一含水量條件下，膠團中結(jié)合水減少,導致自由水增多，因而顆粒易于位移，泥漿流動性增大。但若干燥溫度超過一定數(shù)值后，粘土顆粒表面結(jié)構(gòu)受熱破壞，吸附的離子和粘土顆粒結(jié)合變松，再水化時粘土對水的耦合力較強，能形成較厚的水化膜，使結(jié)合水量增加，而自由水量相對減少，因而泥漿的流動性又變差。吸附離子與粘土顆粒的固著狀態(tài)12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理在同一含水量條件下，膠團中結(jié)合水減少,導致自由24（4）泥漿的pH值的影響控制料漿的pH值促使瘠性料漿形成膠團。料漿的pH值改變時，會改變膠粒表面作用力和影響電位，最終使其膠溶或絮凝。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理（4）泥漿的pH值的影響控制料漿的pH值促25（5）電解質(zhì)的作用加入電解質(zhì)是改善泥漿流動性的一個主要方法。電解質(zhì)起稀釋、凝聚作用的原因：改變泥漿中膠團的雙電層厚度和－電位。工業(yè)生產(chǎn)中常用的電解質(zhì)為Na2CO3及Na2SiO3兩種，一般用量為0.3～0.5%左右，含粘土多的泥漿要求電解質(zhì)多些。

不用NaOH作為稀釋劑，因它與粘土吸附的Ca2+交換后生成的Ca(OH)2溶解度大而仍舊產(chǎn)生Ca2+，因此泥漿仍發(fā)生凝聚現(xiàn)象而達不到稀釋的目的。而CaCO3及CaSiO3為難溶解的沉淀，從而使Ca2+的含量降低。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理（5）電解質(zhì)的作用加入電解質(zhì)是改善泥漿流動性的一個主要方法。262.吸漿速度(1)吸漿速度的定量描述阿德柯克推導出吸漿速度的定量公式：式中l(wèi)——坯體厚度；t——吸漿時間；s——坯體中固體顆粒的比表面積；p——泥漿與模型間的壓力差；η——水的粘度；N——常數(shù)，與坯體疏松程度及泥漿濃度有關(guān)；12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.吸漿速度(1)吸漿速度的定量描述阿德柯克推導出吸27將上式移項積分得：

K值稱為吸漿速度常數(shù)，為描述在一定條件下吸漿快慢的常數(shù)，除依賴于泥漿和石膏模的性質(zhì)外，還和注漿時的溫度有關(guān)。也就是說，在其他條件固定不變情況下，坯體厚度的平方l2與吸漿時間成正比。若以l2～t作圖則得到一條直線。直線的斜率即為吸漿速度常數(shù)K。K值越高則吸漿速度越大。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理將上式移項積分得：K值稱為吸漿速度常數(shù)，為28(2)影響吸漿速度的因素①泥漿的性質(zhì)主要是指吸附泥漿的組成因素：顆粒粒度越細，填充率越高，則吸漿速度越低。②泥漿的溫度泥漿的溫度升高，其粘度就會降低，從而使吸漿速度升高。③泥漿的濃度④壓力增高，水分通過模型毛細管的速率增大，吸漿速度增加。⑤模型的制造工藝?？刂颇Ｐ偷奈芰?。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)影響吸漿速度的因素①泥漿的性質(zhì)12/19/2022國2912/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理30(3)增大吸漿速度的方法①減少模型的阻力一般可增加水與熟石膏的比值，適當延長石膏漿的攪拌時間，真空處理石膏漿等。②減少坯料的阻力泥漿中塑性原料含量多則吸漿速度小，瘠性原料多的泥漿則吸漿速度大；泥漿顆粒愈細，其比表面愈大，越易形成致密的坯體，疏水性差，吸漿速度因而降低；泥漿中加入稀釋劑可以改善其流動性，但由于促使坯體致密化，則減慢吸漿速度。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)增大吸漿速度的方法①減少模型的阻力12/19/2031③提高吸漿過程的推動力從吸漿速度方程式可知，泥漿與模型之間的壓力差是吸漿過程的推動力。在一般的注漿方法中，壓力差來源于毛細管力。若采用外力以提高壓力差，必然有效的推動吸漿過程加速進行。泥漿中若加入少量絮凝劑，形成的坯體結(jié)構(gòu)疏松，可加快吸漿過程。實踐證明，加入少量Ca2＋、Mg2＋的硫酸鹽或氯化物都可增大吸漿速度。在保證泥漿具有一定流動性的前提下，減少泥漿中的水分，增加其比重，可提高吸漿速度。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理③提高吸漿過程的推動力泥漿中若加入少量絮凝323.脫模性脫模性：指坯體離模的難易程度，可用離模系數(shù)（G）表示。G為吸漿完畢至離模時坯體中固體粒子所占體積百分比的變化，或者說這兩種情況下坯體水分的變化。G要求適當：G過小，水分變化不大，坯體柔軟疏松，在后續(xù)工序中易變形開裂。G過大，坯體致密，水分小而強度大，但在模型內(nèi)收縮大，易開裂。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理3.脫模性脫模性：指坯體離模的難易程度，可用離模系數(shù)（G334.挺實能力指脫模時坯體有足夠的硬度或濕強度、不致變形的能力。注漿坯體脫模后斷面上水分分布是不均勻分布的，離模型表面越近，水分越低，坯體強度越高。脫模后水分含量隨時間的延長而趨于均勻。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.挺實能力指脫模時坯體有足夠的硬度或濕強度、不345.加工性指注漿成型的生坯能承受鉆孔、切割等加工工序的能力。坯體的加工性與坯料組成、電解質(zhì)等因素有關(guān)系。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理5.加工性指注漿成型的生坯能承受鉆孔、切割等加工工序的能354.4.2.3注漿過程的物理化學變化1.注漿時的物理脫水過程毛細管力是泥漿脫水過程的推動力。這種推動力取決于毛細管的半徑和水的表面張力。毛細管愈細，水的表面張力愈大，則脫水的動力就愈大。當水:石膏＝78:100時，總阻力最小而相應的吸漿速度最大。脫水阻力模型阻力：取決于毛細管的大小和分布；坯體阻力：決定于泥漿本身的性質(zhì)和坯體的結(jié)構(gòu)。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.3注漿過程的物理化學變化1.注漿時的物理362.注漿時的化學凝聚過程

CaSO4和泥漿中的Na-粘土及水玻璃發(fā)生離子交換反應： Na-粘土＋CaSO4＋Na2SiO3→Ca-粘土＋CaSiO3↓+Na2SO4石膏起著絮凝劑的作用，促進泥漿絮凝硬化，縮短成坯時間。

由于CaSO4的溶解與反應，模型的毛細管增大，表面出現(xiàn)麻點，機械強度下降。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.注漿時的化學凝聚過程CaSO4和泥漿中的Na-粘土及374.4.3基本注漿成型方法1.空心注漿法（單面注漿）draincasting12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.3基本注漿成型方法1.空心注漿法（單面注漿382.實心注漿(雙面注漿)solidcasting12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.實心注漿(雙面注漿)so394.4.4強化注漿成型方法（注漿方法的改進）

在注漿過程中人為地施加外力，加速注漿過程的進行，使吸漿速度和坯體強度得到明顯改善的方法。1.真空注漿(vacuumcasting)真空脫氣壓力注漿示意圖1-攪拌池2-泥漿泵3-容器4-空氣壓縮機5-緩沖容器6-真空泵7-注漿臺12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.4強化注漿成型方法（注漿方法的改進）402.離心注漿(centrifugal-casting)使模型在旋轉(zhuǎn)情況下進漿，料漿在離心力的作用下緊靠模壁形成致密的坯體。氣泡較輕，易集中在中間最后破裂排出，故可提高吸漿速度與制品質(zhì)量。要求：泥漿中的顆粒分布范圍窄，否則大顆粒集中在靠近模型的坯體表面，而小顆粒集中在坯體內(nèi)面，造成坯體組織不均勻，收縮不一致。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.離心注漿(centrifugal-casting)413.壓力注漿(pressurecasting)

通過提高泥漿壓力來增大注漿過程推動力，加速水分的擴散，不僅可縮短注漿時間，還可減少坯體的干燥收縮和脫模后坯體的水分。注漿壓力越高，成型速度越大，生坯強度越高。但是受模型強度的限制。模型的材料：石膏模型、多孔樹脂模型、無機填料模型。根據(jù)壓力的大小可將壓力注漿分為：微壓注漿：壓力<0.03MPa采用石膏模型中壓注漿：壓力0.15～0.4MPa強度較高的石膏模型，樹脂模型高壓注漿：壓力>2MPa高強度樹脂模型12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理3.壓力注漿(pressurecastin42微壓注漿成型原理圖

微壓注漿成型工藝過程：（1）注漿；（2）吸漿；（3）空漿；（4）一次鞏固（微壓鞏固）；（5）開模、二次鞏固、脫坯。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理微壓注漿成型原理圖微壓注漿成型工藝過程：12/19/20243高壓注漿成型原理圖12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理高壓注漿成型原理圖12/19/2022國家精品課程——陶瓷4412/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理454.熱漿注漿

在模型兩端設(shè)置電極，料漿注滿后，馬上接交流電，利用料漿中少量電解質(zhì)的導電性加熱，升溫至50℃左右，可加快吸漿速度。當泥漿溫度為15～55℃，粘度會降低50～60％，坯體成型速度提高32～42％。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.熱漿注漿在模型兩端設(shè)置電極，料漿注465.電泳成型根據(jù)料漿中粘土粒子（帶有負電荷）在電流作用下能向陽極移動，把坯料帶往陽極而沉積在金屬模的表面而成型的。模型用鋁、鎳、鍍鈷的鐵等。影響因素：主要為電壓、電流、成型時間、泥漿濃度及電解質(zhì)含量等。圓筒形電泳成型機1-多余的再循環(huán)稀漿排除口；2-電泳形成的沉積層；3-中心電極（陰極）；4-供泥漿的管子；5-鋅陽極；6-雙層陶瓷坯體帶；7-運輸帶12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理5.電泳成型根據(jù)料漿中粘土粒子（帶有474.4.5

熱壓鑄成型

(HotPressing)定義：將含有石蠟的漿料在一定的溫度和壓力下注入金屬模中，待坯體冷卻凝固后再進行脫模的成型方法。主要工序：制備臘漿、坯體澆注成型、排臘（1）臘漿由粉料、塑化劑、表面活性劑組成。（2）混料方式a.將石蠟加熱熔化，粉料倒入，邊加熱邊攪拌。b.粉料加熱后倒入石蠟熔液，邊加邊攪拌。(3)設(shè)備：快速和臘機、慢速和臘機然后將料漿倒入容器中，凝固后制成臘板，備用。(4)料漿的性能指標穩(wěn)定性、可鑄性、收縮率12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.5熱壓鑄成型(HotPressing)定482.熱壓鑄成型工藝

主要工藝參數(shù)：(1)臘漿溫度。60～75℃，溫度升高，則臘漿的粘度下降，坯體致密，但冷卻收縮相應大。溫度過低，則易出現(xiàn)欠注、皺紋等缺陷。(2)鋼模溫度。決定坯體冷卻凝固的速度。一般為20～30℃。(3)成型壓力。與漿桶深度、料漿性能有關(guān)。壓力升高，坯體的致密度增加，坯體的收縮程度下降。一般可以采用0.3～0.5MPa。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.熱壓鑄成型工藝主要工藝參數(shù)：(1)臘漿溫度。493.排蠟這是熱壓法成型所特有的工序。此法含蠟量在13％甚至更多，高溫下，石蠟軟化會引起坯體變形，所以通常在低于坯體燒結(jié)溫度下排蠟，然后再燒結(jié)。排蠟時，把坯體埋在吸附劑中，石蠟在60℃以上開始熔融，120℃以上蒸發(fā)。吸附劑包圍著坯體，不致變形，同時吸附液體石蠟，然后再蒸發(fā)。排蠟的加熱制度一般要根據(jù)瓷粉的性質(zhì)，產(chǎn)品形狀、大小及窯爐結(jié)構(gòu)來確定。也可將低溫度階段升溫速率減慢，不必單獨排蠟直接燒成產(chǎn)品。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理3.排蠟這是熱壓法成型所特有的工序。此法含50真空攪拌熱壓鑄機12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理真空攪拌熱壓鑄機12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝514.4.6流延法成型(tapecasting)1.是超薄型瓷片的成型方法，可成型厚度<0.05mm的薄膜。漿料由粉料（一般<3μm）、塑化劑和溶劑組成。2.將漿料充分混合，攪拌除泡，真空脫氣，過濾，最后利用流延機進行成型。影響因素：（1）塑化劑用量和濃度（2）排出氣泡（3）干燥條件12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.6流延法成型(tapecasting)152多層共擠流延膜擠出設(shè)備12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理多層共擠流延膜擠出設(shè)備12/19/2022國家精品課程——陶534.4注漿成型(slipcasting)4.4.1概述4.4.2泥漿的成型性能4.4.3基本注漿成型方法4.4.4強化注漿成型方法4.4.5熱壓鑄成型4.4.6流延法成型12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4注漿成型(slipcasting)4.54工藝過程：將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，由于多孔性模型的吸水性，泥漿在貼近模壁的一側(cè)被模子吸水而形成一均勻的泥層，并隨時間的延長而加厚，當達到所需厚度時，將多余的泥漿傾出，最后該泥層繼續(xù)脫水收縮而與模型脫離，從模型取出后即為毛坯。4.4.1概述12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理工藝過程：將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，55工藝特點：（1）適于成型各種產(chǎn)品，形狀復雜、不規(guī)則、薄、體積較大而且尺寸要求不嚴的器物，如花瓶、湯碗、橢圓形盤、茶壺等。（2）坯體結(jié)構(gòu)均勻，但含水量大且不均勻，干燥與燒成收縮大。傳統(tǒng)的定義：在石膏模的毛細管力作用下，含有一定水分的粘土泥漿脫水硬化、成型的過程。目前：將所有基于坯料具有一定液態(tài)流動性的成型方法統(tǒng)歸為注漿成型。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理工藝特點：（1）適于成型各種產(chǎn)品，形狀復雜、不規(guī)則、薄、體積564.4.2泥漿的成型性能4.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性4.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素4.4.2.3注漿過程的物理化學變化12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2泥漿的成型性能4.4.2.1陶瓷泥漿的流574.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性1.陶瓷泥漿的流動曲線2.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度(2)固相顆粒的粒度及粒度分布(3)電解質(zhì)的加入(4)陳腐(5)有機物質(zhì)(6)可溶性鹽類12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.1陶瓷泥漿的流變特性1.陶瓷泥漿的581.陶瓷泥漿的流動曲線12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理1.陶瓷泥漿的流動曲線12/19/2022國家精品59陶瓷泥漿就其固相顆粒大小講，是介于溶膠－懸浮體－粗分散體系之間的一種特殊系統(tǒng)。既具有溶膠的穩(wěn)定性，又會聚集沉降。因此，要控制泥漿的流變性能，既要從固相顆粒本身出發(fā)，又要考慮外在條件（濃度、粒度分布、電解質(zhì)的種類和數(shù)量，泥漿制備方法等）的影響。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理陶瓷泥漿就其固相顆粒大小講，是介于溶膠－懸浮體602.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.影響泥漿流變性能的因素(1)泥漿的濃度12/161(2)固相顆粒的粒度及粒度分布一定濃度的泥漿中固相顆粒越細，顆粒間的平均距離越小，吸引力增大，位移時所需克服的阻力增大，流動性減小。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)固相顆粒的粒度及粒度分布一定濃度的泥漿中固相顆粒6212/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理63(3)電解質(zhì)的加入在泥漿中加入一定數(shù)量和一定種類的電介質(zhì)，可以使泥漿在含水量最少的情況下，具有良好的流動性。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)電解質(zhì)的加入在泥漿中加入一定數(shù)量和6412/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理6512/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理66(4)陳腐新鮮調(diào)制的泥漿及解凝程度不夠的泥漿，流變性能是不穩(wěn)定的，經(jīng)過陳腐（可長達幾周的時間）后，可以穩(wěn)定下來。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(4)陳腐新鮮調(diào)制的泥漿及解凝程度不夠6712/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理68(5)有機物質(zhì)腐植質(zhì)是一系列酸性的高分子聚合物，其官能團主要是羧基、酚式羥基及少量烯醇式羥基。它們可以影響粘土顆粒的絮凝，進而影響其流動性。主要是降低泥漿的粘度，增加其流動性。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(5)有機物質(zhì)腐植質(zhì)是一系列酸性的高分子聚合物，6912/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理70(6)可溶性鹽類包括堿金屬、堿土金屬的氯化物、硫酸鹽，它們能使泥漿的粘度提高。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(6)可溶性鹽類包括堿金屬、堿土金屬的氯714.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素1.流動性2.吸漿速度3.脫模性4.挺實能力5.加工性(1)固相的含量、顆粒大小和形狀的影響(2)泥漿溫度的影響

(3)水化膜厚度的影響(4)泥漿的pH值的影響(5)電解質(zhì)的作用12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.2影響泥漿澆注性能的因素1.流動性2.721.流動性影響泥漿流動性的因素：(1)固相的含量、顆粒大小和形狀的影響泥漿流動時的阻力來自三個方面：a.

水分子本身的相互吸引力；b.

固相顆粒與水分子之間的吸引力；c.固相顆粒相對移動時的碰撞阻力。若用經(jīng)驗公式表示可寫為：η＝ηo(1－c)＋κ1cn＋κ2cm式中η——泥漿粘度；ηo——液體介質(zhì)粘度；c——泥漿中固相濃度；n、m、k1、k2——常數(shù)。（對高嶺土泥漿來說，n＝1，m＝3，k1＝0.08，k2＝7.5）12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理1.流動性影響泥漿流動性的因素：(1)固相的含量、顆73固相顆粒越細，流動性減小等軸顆粒產(chǎn)生的阻力最小。反映顆粒形狀與懸浮液粘度關(guān)系的經(jīng)驗公式：η＝ηo(1＋KV)式中η——懸浮液粘度；ηo——液體介質(zhì)粘度；V——懸浮液中固相體積百分數(shù)；K——形狀系數(shù)。顆粒形狀球形橢圓形層片狀長/厚=12.5棒狀20×6×3形狀系數(shù)K2.54.8538012/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理固相顆粒越細，流動性減小顆粒形狀球形橢圓形層片狀棒狀20×74(2)泥漿溫度的影響

將泥漿加熱時，分散介質(zhì)（水）的粘度下降，泥漿粘度也因而降低。企業(yè)的試驗結(jié)果泥漿溫度℃11.517.027384255流動性秒151140102796656此外，提高泥漿溫度還可加速泥漿脫水，增加坯體強度。所以生產(chǎn)中有采用熱漿進行澆注的方法。若泥漿溫度為35～40℃、模型溫度為35℃左右，則吸漿時間可縮短一半，脫膜時間也相應縮短。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)泥漿溫度的影響將泥漿加熱時，分散75(3)水化膜厚度的影響粘土原料經(jīng)過干燥后配成的泥漿其流動性有所改變。粘土干燥溫度與泥漿流動性的關(guān)系這和粘土干燥脫水后，表面吸附離子的吸附性質(zhì)發(fā)生變化（這種現(xiàn)象稱為固著現(xiàn)象）有關(guān)。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)水化膜厚度的影響粘土原料經(jīng)過干燥后配成的泥漿其流動76在同一含水量條件下，膠團中結(jié)合水減少,導致自由水增多，因而顆粒易于位移，泥漿流動性增大。但若干燥溫度超過一定數(shù)值后，粘土顆粒表面結(jié)構(gòu)受熱破壞，吸附的離子和粘土顆粒結(jié)合變松，再水化時粘土對水的耦合力較強，能形成較厚的水化膜，使結(jié)合水量增加，而自由水量相對減少，因而泥漿的流動性又變差。吸附離子與粘土顆粒的固著狀態(tài)12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理在同一含水量條件下，膠團中結(jié)合水減少,導致自由77（4）泥漿的pH值的影響控制料漿的pH值促使瘠性料漿形成膠團。料漿的pH值改變時，會改變膠粒表面作用力和影響電位，最終使其膠溶或絮凝。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理（4）泥漿的pH值的影響控制料漿的pH值促78（5）電解質(zhì)的作用加入電解質(zhì)是改善泥漿流動性的一個主要方法。電解質(zhì)起稀釋、凝聚作用的原因：改變泥漿中膠團的雙電層厚度和－電位。工業(yè)生產(chǎn)中常用的電解質(zhì)為Na2CO3及Na2SiO3兩種，一般用量為0.3～0.5%左右，含粘土多的泥漿要求電解質(zhì)多些。

不用NaOH作為稀釋劑，因它與粘土吸附的Ca2+交換后生成的Ca(OH)2溶解度大而仍舊產(chǎn)生Ca2+，因此泥漿仍發(fā)生凝聚現(xiàn)象而達不到稀釋的目的。而CaCO3及CaSiO3為難溶解的沉淀，從而使Ca2+的含量降低。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理（5）電解質(zhì)的作用加入電解質(zhì)是改善泥漿流動性的一個主要方法。792.吸漿速度(1)吸漿速度的定量描述阿德柯克推導出吸漿速度的定量公式：式中l(wèi)——坯體厚度；t——吸漿時間；s——坯體中固體顆粒的比表面積；p——泥漿與模型間的壓力差；η——水的粘度；N——常數(shù)，與坯體疏松程度及泥漿濃度有關(guān)；12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.吸漿速度(1)吸漿速度的定量描述阿德柯克推導出吸80將上式移項積分得：

K值稱為吸漿速度常數(shù)，為描述在一定條件下吸漿快慢的常數(shù)，除依賴于泥漿和石膏模的性質(zhì)外，還和注漿時的溫度有關(guān)。也就是說，在其他條件固定不變情況下，坯體厚度的平方l2與吸漿時間成正比。若以l2～t作圖則得到一條直線。直線的斜率即為吸漿速度常數(shù)K。K值越高則吸漿速度越大。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理將上式移項積分得：K值稱為吸漿速度常數(shù)，為81(2)影響吸漿速度的因素①泥漿的性質(zhì)主要是指吸附泥漿的組成因素：顆粒粒度越細，填充率越高，則吸漿速度越低。②泥漿的溫度泥漿的溫度升高，其粘度就會降低，從而使吸漿速度升高。③泥漿的濃度④壓力增高，水分通過模型毛細管的速率增大，吸漿速度增加。⑤模型的制造工藝?？刂颇Ｐ偷奈芰Α?2/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(2)影響吸漿速度的因素①泥漿的性質(zhì)12/19/2022國8212/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理12/19/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理83(3)增大吸漿速度的方法①減少模型的阻力一般可增加水與熟石膏的比值，適當延長石膏漿的攪拌時間，真空處理石膏漿等。②減少坯料的阻力泥漿中塑性原料含量多則吸漿速度小，瘠性原料多的泥漿則吸漿速度大；泥漿顆粒愈細，其比表面愈大，越易形成致密的坯體，疏水性差，吸漿速度因而降低；泥漿中加入稀釋劑可以改善其流動性，但由于促使坯體致密化，則減慢吸漿速度。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理(3)增大吸漿速度的方法①減少模型的阻力12/19/2084③提高吸漿過程的推動力從吸漿速度方程式可知，泥漿與模型之間的壓力差是吸漿過程的推動力。在一般的注漿方法中，壓力差來源于毛細管力。若采用外力以提高壓力差，必然有效的推動吸漿過程加速進行。泥漿中若加入少量絮凝劑，形成的坯體結(jié)構(gòu)疏松，可加快吸漿過程。實踐證明，加入少量Ca2＋、Mg2＋的硫酸鹽或氯化物都可增大吸漿速度。在保證泥漿具有一定流動性的前提下，減少泥漿中的水分，增加其比重，可提高吸漿速度。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理③提高吸漿過程的推動力泥漿中若加入少量絮凝853.脫模性脫模性：指坯體離模的難易程度，可用離模系數(shù)（G）表示。G為吸漿完畢至離模時坯體中固體粒子所占體積百分比的變化，或者說這兩種情況下坯體水分的變化。G要求適當：G過小，水分變化不大，坯體柔軟疏松，在后續(xù)工序中易變形開裂。G過大，坯體致密，水分小而強度大，但在模型內(nèi)收縮大，易開裂。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理3.脫模性脫模性：指坯體離模的難易程度，可用離模系數(shù)（G864.挺實能力指脫模時坯體有足夠的硬度或濕強度、不致變形的能力。注漿坯體脫模后斷面上水分分布是不均勻分布的，離模型表面越近，水分越低，坯體強度越高。脫模后水分含量隨時間的延長而趨于均勻。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.挺實能力指脫模時坯體有足夠的硬度或濕強度、不875.加工性指注漿成型的生坯能承受鉆孔、切割等加工工序的能力。坯體的加工性與坯料組成、電解質(zhì)等因素有關(guān)系。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理5.加工性指注漿成型的生坯能承受鉆孔、切割等加工工序的能884.4.2.3注漿過程的物理化學變化1.注漿時的物理脫水過程毛細管力是泥漿脫水過程的推動力。這種推動力取決于毛細管的半徑和水的表面張力。毛細管愈細，水的表面張力愈大，則脫水的動力就愈大。當水:石膏＝78:100時，總阻力最小而相應的吸漿速度最大。脫水阻力模型阻力：取決于毛細管的大小和分布；坯體阻力：決定于泥漿本身的性質(zhì)和坯體的結(jié)構(gòu)。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.2.3注漿過程的物理化學變化1.注漿時的物理892.注漿時的化學凝聚過程

CaSO4和泥漿中的Na-粘土及水玻璃發(fā)生離子交換反應： Na-粘土＋CaSO4＋Na2SiO3→Ca-粘土＋CaSiO3↓+Na2SO4石膏起著絮凝劑的作用，促進泥漿絮凝硬化，縮短成坯時間。

由于CaSO4的溶解與反應，模型的毛細管增大，表面出現(xiàn)麻點，機械強度下降。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.注漿時的化學凝聚過程CaSO4和泥漿中的Na-粘土及904.4.3基本注漿成型方法1.空心注漿法（單面注漿）draincasting12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.3基本注漿成型方法1.空心注漿法（單面注漿912.實心注漿(雙面注漿)solidcasting12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.實心注漿(雙面注漿)so924.4.4強化注漿成型方法（注漿方法的改進）

在注漿過程中人為地施加外力，加速注漿過程的進行，使吸漿速度和坯體強度得到明顯改善的方法。1.真空注漿(vacuumcasting)真空脫氣壓力注漿示意圖1-攪拌池2-泥漿泵3-容器4-空氣壓縮機5-緩沖容器6-真空泵7-注漿臺12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理4.4.4強化注漿成型方法（注漿方法的改進）932.離心注漿(centrifugal-casting)使模型在旋轉(zhuǎn)情況下進漿，料漿在離心力的作用下緊靠模壁形成致密的坯體。氣泡較輕，易集中在中間最后破裂排出，故可提高吸漿速度與制品質(zhì)量。要求：泥漿中的顆粒分布范圍窄，否則大顆粒集中在靠近模型的坯體表面，而小顆粒集中在坯體內(nèi)面，造成坯體組織不均勻，收縮不一致。12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理2.離心注漿(centrifugal-casting)943.壓力注漿(pressurecasting)

通過提高泥漿壓力來增大注漿過程推動力，加速水分的擴散，不僅可縮短注漿時間，還可減少坯體的干燥收縮和脫模后坯體的水分。注漿壓力越高，成型速度越大，生坯強度越高。但是受模型強度的限制。模型的材料：石膏模型、多孔樹脂模型、無機填料模型。根據(jù)壓力的大小可將壓力注漿分為：微壓注漿：壓力<0.03MPa采用石膏模型中壓注漿：壓力0.15～0.4MPa強度較高的石膏模型，樹脂模型高壓注漿：壓力>2MPa高強度樹脂模型12/23/2022國家精品課程——陶瓷工藝原理3.壓力注漿(pressurecastin95微壓注漿成型原理圖

微壓注漿成型工藝過程：（1）注漿；