陶瓷成型介紹

2021/10/10 分類:特陶百科 1304 0

概要：陶瓷制造工序之一。將配料做成規(guī)定尺寸和形狀，并具有一定機械強度的生坯。

知識點名稱：陶瓷成型

關鍵詞：陶瓷成型,干壓成型,半干壓成型,可塑成型,注漿成型法,等靜壓法,凝膠注模成型

相關概念和介紹：

陶瓷成型是陶瓷制備工藝中重要的一環(huán)，成型技術在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復雜形狀部件的能力，并直接影響到材料的可靠性和最終陶瓷部件的成本。

特種陶瓷成型方法大體分為干法成型和濕法成型兩大類。

干法成型包括鋼模壓制成型（又稱模壓成型、干壓成型）、等靜壓成型（主要指冷等靜壓）等。

干壓成型是將經過造粒、流動性好，顆粒級配合適的粉料，裝入金屬模腔內，通過壓頭施加壓力，壓頭在模腔內位移，傳遞壓力，使模腔內粉體顆粒重排變形而被壓實，形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備，如陶瓷密封環(huán)、閥門用陶瓷閥芯、陶瓷襯板、陶瓷內襯等。

通常所說的等靜壓成型就是指冷等靜壓成型，是利用流體（水，油）作為傳遞介質來獲得均勻靜壓力施加到材料上的一種方法。即利用液體介質的不可壓縮性來均勻傳遞壓力性，從各個方向進行加壓，獲得制品的成型方法。按其成型過程不同，可分為兩種形式：濕袋式和干袋式。目前大量使用的主要是濕袋法。對于金屬，冷等靜壓技術可以實現(xiàn)約100%的理論密度，而更難壓縮的陶瓷粉末可以達到約95%的理論密度。大型薄壁、高精度、高性能的氧化鋁陶瓷天線罩及大型壁厚、形狀復雜、帶傘棱的97%氧化鋁陶瓷高頻端子絕緣瓷套采用濕式等靜壓技術。95%氧化鋁陶瓷真空開關滅弧室“管殼”系列產品、氧化鋁和氧化鋯陶瓷柱塞，以及石油鉆探用大尺寸氧化鋯陶瓷缸套等采用等靜壓技術。高壓鈉燈用透明氧化鋁陶瓷管、氧化鋁火花塞普遍使用干袋式等靜壓技術。

濕法成型大致可分為：漿料成型（包括注漿成型、凝膠注模成型、直接凝固注模成型）和塑性成型（包括擠壓成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型）。

注漿成型是一種非常簡便且靈活性很強的成型技術，它的基本原理是將具有較高故相含量和良好流動性的料漿注入多孔模具（通常用石膏磨具），因為模具多孔性所具有的的毛細管吸力，模具內壁從漿料中吸取水分從而沿模壁形成固化的坯體，待坯體形成一定的強度即可脫模。

擠壓成型（又稱擠出成型或擠制成型），該工藝是將陶瓷粉與可提供塑性的黏土或有機黏結劑與水一起混合和反復混煉，并通過真空除氣和陳腐等工藝環(huán)節(jié)使待擠出的坯料獲得良好的塑性和均勻性，然后在擠出螺旋或柱塞的作用下，通過擠壓機嘴處的模具擠出得到所需形狀的產品。目前廣泛應用于制備陶瓷爐管、電磁絕緣子、催化劑載體或支撐體、熱交換器管、汽車尾氣過濾用蜂窩陶瓷載體，陶瓷棍棒等各種陶瓷產品，同時也可用于片狀電容器、磁性材料基板、電子基片的成型。

熱壓鑄成型是利用石蠟受熱熔化和遇冷凝固的特點，將無可塑性的瘠性陶瓷粉料與熱石蠟液均勻混合形成可流動的漿料，在一定壓力下注入金屬模具中成型，冷卻待蠟漿凝固后脫模取出成型好的坯體。坯體經適當修整，埋入吸附劑中加熱進行脫蠟處理，最后經燒結成最終制品。應用于各種復雜形狀的工程陶瓷零部件。

流延成型（又稱為刮刀成型），它的基本原理是將具有合適黏度和良好分散性的陶瓷漿料從流延機漿料槽刀口處流至基帶上，通過基帶與刮刀的相對運動使?jié){料鋪展，在表面張力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜，坯膜的厚度主要由刮刀與基帶之間間隙來調控。坯膜隨基帶進入烘干室，溶劑蒸發(fā)后有機黏結劑在陶瓷顆粒間形成網絡結構，形成具有一定強度和柔韌性的坯片，干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用。應用有獨石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片、壓電陶瓷膜片、結構陶瓷薄片、電容器、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體，混合集成電路基片等。

陶瓷注射成型是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。這種技術對尺寸精度高、形狀復雜的陶瓷制品的大批量生產最有優(yōu)勢。

凝膠注模成型這一方法首先是將陶瓷粉料分散于含有有機單體的溶液中，制備成高固相體積分數(shù)的懸浮體（＞50%），然后注入一定形狀的模具中，在一定的催化（固化劑、交聯(lián)劑）、溫度條件下，有機單體聚合，體系凝膠，從而導致懸浮體原位凝固，最后經過干燥可得較高強度的坯體。

直接凝固注模成型是是將膠體化學和陶瓷工藝融為一體的一種新型的陶瓷凈尺寸膠態(tài)成型方法，該技術主要是采用采用生物酶催化陶瓷漿料中相應的反應底物，發(fā)生化學反應，從而改變漿料PH值或壓縮雙電層，使?jié){料中固體顆粒間的排斥力消除，產生范德華吸引力，可使?jié)沧⒌椒强啄＞邇鹊母吖滔嗪俊⒌宛ざ鹊奶沾蓾{料產生原位凝固，凝固后的陶瓷濕坯有足夠的強度進行脫模。成型過程中不需要或只需要少量有機添加劑（少于1%），無毒性，所以坯體不需脫脂就可直接燒結。

陶瓷無模成型（陶瓷3D打印）的基本原理及過程是：直接利用計算機CAD設計結果，將復雜的三維立體構件經計算機軟件切片分割處理，形成計算機可執(zhí)行象素單元文件，然后通過計算機輸出的外部設備，將要成型的陶瓷粉體快速形成實際的像素單元，一個一個單元疊加的結果即可直接成型出所需要的三維立體構件。

特種陶瓷成型技術未來的發(fā)展將集中于以下幾個發(fā)面：

a、進一步開發(fā)已經提出的各種無模成形技術在制備不同陶瓷材料中的應用；

b、性能更加復雜的結構層以及在層內的穿插、交織、連接結構和成分三維變化的設計；

c、大型異形件的結構設計與制造；

d、陶瓷微結構的制造及實際應用；

e、進一步開發(fā)無污染和環(huán)境協(xié)調的新技術。

信息來源：

（以上信息來源或部分來源于以下文獻或網絡鏈接，若有侵權請及時告知以便刪除）