陶瓷泥浆的性能

文摘   2024-09-10 23:15   湖南  

陶瓷泥浆的性能对于陶瓷制品的成型、质量和生产效率具有至关重要的影响。

一、流动性

定义:泥浆流动性是指泥浆在受到外力作用时流动的能力。良好的流动性可以确保泥浆在成型过程中能够均匀、快速地填充模具,减少气泡和缺陷的产生。

  • 影响因素:

颗粒大小及分布:颗粒细小且分布均匀的泥浆流动性更好。

溶剂含量:适量的溶剂可以降低泥浆的粘度,提高流动性。但过多的溶剂会导致泥浆过稀,不利于成型。

分散剂:分散剂能够吸附在颗粒表面,降低颗粒间的相互作用力,从而提高流动性。

温度:在一定范围内,提高温度可以降低泥浆的粘度,但过高的温度可能影响泥浆的其他性能。

二、触变性

定义:触变性是指泥浆在受到剪切力作用时粘度降低,流动性增加;而当剪切力停止后,泥浆又能逐渐恢复原来粘度的现象。这是泥浆的一种重要工艺性质,对于泥浆的输送、成型和脱模等过程都有重要影响。

产生原因:

粘土片状颗粒的活性边面上尚残留少量电荷未被完全中和,形成局部边-边或边-面结合,使粘土颗粒之间常组成封闭的网络状结构。在剪切力作用下,网络结构被破坏,泥浆流动性增加;当剪切力停止后,网络结构重新形成,泥浆粘度恢复。

  • 影响因素:

粘土矿物组成:不同矿物组成的粘土具有不同的触变性能。

颗粒形状:片状颗粒较多的粘土触变性能较强。

电解质种类与用量:加入适量的电解质可以破坏网络结构,提高泥浆的触变性。但过量的电解质可能导致泥浆凝聚沉淀。

水分含量:水分含量的变化会影响网络结构的稳定性和形成,从而影响触变性。

三、吸浆速度

定义:吸浆速度是指在一定条件下,单位时间内单位模型面积上所沉积的泥浆量。它反映了泥浆在模具中的渗透和填充能力。

  • 影响因素:

固体颗粒的比表面积:比表面积越大的颗粒吸附能力越强,吸浆速度可能越快。

泥浆浓度:浓度适中的泥浆吸浆速度较为均匀。过浓的泥浆可能导致渗透性差,吸浆速度慢;过稀的泥浆则可能导致渗透过快,但成型效果不佳。

泥浆温度:温度对吸浆速度有一定影响,但通常不是主要因素。不过,在高温下,泥浆的流动性可能会增加,从而加速吸浆过程。

模具材料和形状:模具材料的吸水性、透气性以及模具的形状和尺寸都会影响吸浆速度。

四、固含量
定义:陶瓷泥浆的固含量是指泥浆中固体颗粒所占的百分比,反映了泥浆中固体成分的比例。
测量方法:固含量通常通过测量泥浆的干重和湿重来计算,具体公式为固含量(%)=(干重-湿重)/湿重×100%,或者更常见的是固含量(%)=(干重-湿重)/干重×100%。这里,“干重”指的是泥浆在烘干后的重量,而“湿重”指的是泥浆在原始状态下的重量。
  • 影响因素:
固含量受到泥浆配方、原料颗粒细度、研磨工艺等多种因素的影响。固含量的高低直接影响泥浆的粘度、流动性以及最终制品的密度和强度。
五、粘度
定义:陶瓷泥浆的粘度是指泥浆在流动时所表现出的内摩擦阻力,反映了泥浆的流动性能。
测量方法:粘度可以通过多种仪器进行测量,如旋转流变仪和离心法等。旋转流变仪通过模拟泥浆在不同剪切速率下的变形情况来得到粘度值;而离心法则通过测量泥浆在离心作用下的沉降速度来间接计算粘度。
  • 影响因素:
粘度受到固含量、颗粒细度、溶液pH值、温度以及搅拌速度等多种因素的影响。一般来说,固含量越高,粘度越大;颗粒越细,粘度也越高;溶液pH值的变化也会影响粘度;在相同固含量下,随着温度的升高,粘度会降低;搅拌速度的增大也会使粘度逐渐降低。
六、沉降速度
定义:沉降速度是指泥浆中固体颗粒在重力作用下向下沉降的速度,反映了泥浆中颗粒的沉降性能。
  • 影响因素:
沉降速度受到颗粒的密度、直径、泥浆的粘度以及外界条件(如温度、搅拌等)的影响。根据斯托克斯公式,颗粒的沉降速度与其直径的平方成正比,与泥浆的粘度成反比。此外,温度的变化也会影响泥浆的粘度和颗粒的沉降速度。搅拌作用则可以通过改变颗粒在泥浆中的分布和流动状态来影响沉降速度。

七、比重

定义:陶瓷泥浆的比重是指泥浆的质量与其同体积水的质量之比,通常用于描述泥浆中固体颗粒和水分相对含量的多少。比重反映了泥浆的密度特性。比重的控制对于陶瓷制品的成型和质量至关重要。比重过高或过低都可能影响注浆成型过程中坯体的均匀性和致密性,从而影响最终产品的质量和性能。

  • 影响因素:

泥浆的比重受到原料颗粒的密度、颗粒大小分布、水分含量以及添加剂(如电解质、稳定剂等)的影响。不同的原料和配方会导致不同的泥浆比重。

八、稳定性

定义:陶瓷泥浆的稳定性是指泥浆在制备、储存和使用过程中保持其物理和化学性质不变的能力。稳定性好的泥浆能够避免分层、沉淀、絮凝等现象的发生。

  • 影响因素:

泥浆的稳定性受到颗粒间的相互作用力、电解质含量、pH值、温度以及添加剂等多种因素的影响。适当的电解质和稳定剂可以增强泥浆的稳定性。

稳定性是评价泥浆性能好坏的重要指标之一。稳定性好的泥浆能够确保注浆成型过程中坯体的质量,减少缺陷的产生,提高产品的成品率。

九、渗透性

定义:陶瓷泥浆的渗透性是指泥浆中的水分通过多孔介质(如石膏模具)的能力。渗透性好的泥浆能够迅速且均匀地渗透到模具中,形成致密的坯体。渗透性是注浆成型工艺中非常重要的性能参数。渗透性好的泥浆能够缩短注浆时间,提高生产效率,同时确保坯体的均匀性和致密性,避免缺陷的产生。

  • 影响因素:

泥浆的渗透性受到其粘度、固含量、颗粒细度以及模具的材质和结构等因素的影响。粘度适中、固含量适宜、颗粒细度均匀的泥浆通常具有较好的渗透性。

十、固化时效
定义:陶瓷泥浆的固化时效是指泥浆在特定条件下(如温度、湿度、注浆材料等)从液态转变为固态所需的时间。这一过程是陶瓷制品成型和稳定的重要阶段。
  • 影响因素:
温度:温度是影响固化时效的关键因素之一。一般来说,温度越高,分子运动越剧烈,固化反应速率越快,因此固化时间相对较短。
湿度:湿度对固化时效也有一定影响。在潮湿环境中,水分蒸发较慢,可能会影响固化反应的进行,从而延长固化时间。
注浆材料:不同的注浆材料其固化特性不同,因此所需的固化时间也会有所差异。
制品类型和工艺要求:不同的陶瓷制品和工艺要求可能对固化时间有不同的规定。例如,某些复杂的工艺可能需要更长的固化时间以确保制品的强度和稳定性。
十一、含水率
定义:陶瓷泥浆的含水率是指泥浆中水分所占的比例,通常以百分数表示。
含水率对陶瓷制品的成型、干燥和烧结等工艺都有重要影响。含水率过高或过低都可能导致制品出现缺陷,如开裂、变形等。因此,在制备陶瓷泥浆时,需要严格控制含水率以确保制品的质量。
十二、流动速率
定义:陶瓷泥浆的流动速率是指单位时间内泥浆通过特定面积或体积的速率,通常用流速计来测量。这一参数反映了泥浆的流动性和可加工性。
  • 影响因素:
比重:泥浆的比重越大,其粘度和流变性质也相对较大,流动速率可能会降低。反之,比重较小的泥浆流动速率相对较快。
添加剂:某些添加剂(如分散剂、增稠剂等)可以改变泥浆的流变性质,从而影响其流动速率。
搅拌和泵送条件:搅拌速度和泵送压力等条件也会影响泥浆的流动速率。适当的搅拌和泵送条件可以确保泥浆在制备和使用过程中保持稳定的流动速率。
流动速率是陶瓷制作过程中需要关注的重要参数之一。它直接影响注浆、流延成型过程中泥浆的填充效果和制品的均匀性。因此,在制备和使用陶瓷泥浆时,需要根据具体工艺要求调整其流动速率以确保制品的质量。

在制备陶瓷泥浆时,控制其流动速率是确保泥浆在后续成型工艺中具有良好流动性和可加工性的关键。

 一)调整原料比例和组分

1. 选择适宜的原料:根据陶瓷产品的具体需求,选择具有适当颗粒细度和化学成分的原料,如石英、长石、粘土等。这些原料的颗粒大小和化学组成将直接影响泥浆的粘度和流动性。

2. 调整原料比例:通过调整不同原料在泥浆中的比例,可以改变泥浆的整体性质。例如,增加粘土的比例可以提高泥浆的粘度和可塑性,但也可能降低流动速率;而增加石英等细颗粒的比例则可能提高泥浆的流动速率。

二)添加合适的添加剂

1. 分散剂:添加适量的分散剂可以降低泥浆中颗粒间的团聚现象,提高泥浆的分散性和流动性。常见的分散剂包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等。

2. 增稠剂:在需要降低流动速率的情况下,可以添加适量的增稠剂来增加泥浆的粘度。然而,需要注意的是,增稠剂的添加量应控制在合理范围内,以避免对泥浆的流动性产生过大影响。

3. 减水剂:对于需要提高流动速率的泥浆,可以考虑添加适量的减水剂。减水剂能够降低泥浆的水化膜厚度和颗粒间的阻力,从而提高泥浆的流动性。

三)控制泥浆的含水率

含水率是影响泥浆流动速率的重要因素之一。一般来说,含水率较高的泥浆流动性较好,但也可能导致注浆成型后坯体强度不足;而含水率过低的泥浆则可能流动性差且难以成型。因此,在制备陶瓷泥浆时,应根据具体工艺要求控制泥浆的含水率在合理范围内。

四)调整泥浆的温度和pH值

1. 温度:泥浆的温度对其流动速率也有一定影响。一般来说,随着温度的升高,泥浆的流动性会增强。但过高的温度可能导致泥浆中的某些成分发生化学反应或分解,从而影响泥浆的性能。因此,在制备过程中应根据需要控制泥浆的温度。

2. pH值:泥浆的pH值会影响其化学稳定性和颗粒间的相互作用力。通过调整pH值可以改变泥浆的粘度和流动性。但需要注意的是,pH值的调整应在合理范围内进行,以避免对泥浆的性能产生不良影响。

五)使用合适的搅拌和泵送设备

1. 搅拌设备:选择适当的搅拌设备和搅拌速度可以确保泥浆在制备过程中得到充分混合和均匀分布。这有助于提高泥浆的流动性和稳定性。

2. 泵送设备:在注浆成型过程中,使用合适的泵送设备可以确保泥浆以稳定的流动速率注入模具中。这有助于减少注浆过程中的波动和不稳定因素,提高制品的成型质量。

免责声明:图片源于网络,本公众号致力于打造分享无机非金属材料等相关资讯及经验交流,相关内容仅供参考学习,所有转载及汇编内容,均不代表本公众号赞同其观点,不能完全保证其真实性及准确性。如若本公众号无意侵犯媒体或个人知识产权,请私信联系,我们将立即予以删除如有不对,感谢指正。

无机非金属材料科学
不是小白,但很幼稚,不是专家,但努力专业,一个既业余又稍微懂点的本科生。因为机缘巧合与无机非金属材料相识,从业10年,努力前行!
 最新文章