注浆成型陶瓷料浆

文摘   2024-08-24 12:59   湖南  

注浆成型陶瓷料浆是陶瓷注浆成型工艺中的关键组成部分,其性能直接影响最终陶瓷产品的质量。

一、料浆的组成

1. 基础原料:如高岭土、石英粉、长石粉等,这些是构成陶瓷坯体的主要成分,决定了产品的基本性能和特征。

粘土是注浆成型陶瓷坯体的基础原料,主要由细小的矿物颗粒(如高岭土、蒙脱石等)组成,具有良好的可塑性、粘结性和一定的干燥强度。在注浆成型过程中,粘土的颗粒间能够形成稳定的结合,使得泥浆能够顺利注入模具并固化成型。不同种类的粘土因其矿物成分和颗粒特性的差异,对陶瓷产品的最终性能有着重要影响。
瓷土,也称高岭土,是一种优质的陶瓷原料,具有白度高、杂质少、颗粒细且均匀等特点。在注浆成型陶瓷中,瓷土的加入可以提高坯体的白度和致密度,使成品更加光洁细腻。同时,瓷土还能增强坯体的机械强度和热稳定性,有利于后续的加工和烧成。
石英砂是注浆成型陶瓷中常用的矿物添加剂,主要成分为二氧化硅(SiO₂)。石英砂的加入可以调节陶瓷坯体的烧成温度和热膨胀系数,防止烧成过程中因热应力不均而导致开裂。此外,石英砂还能提高陶瓷产品的硬度和耐磨性,使成品更加耐用。
2. 溶剂:通常是纯净水,用于将基础原料配制成具有一定流动性的泥浆。
水是注浆成型陶瓷不可或缺的原料之一,它作为溶剂将粘土、瓷土、石英砂等固体原料混合成具有一定流动性的泥浆。水的用量需精确控制,过多会导致坯体强度降低,易变形开裂;过少则会影响泥浆的流动性和注模效果。通过调整水的比例和搅拌时间,可以获得理想的注浆泥浆。
3. 粘度调节剂
粘度调节剂是注浆成型过程中的关键辅料,主要用于调整注浆泥浆的粘度,以确保泥浆在管道中流动顺畅,同时控制泥浆在模具中的渗透速度和分布均匀性。合适的粘度对于防止泥浆过快固化、避免气孔和裂纹的产生至关重要。
包括电解质(如氯化钠、氯化钾)、天然或合成聚合物(如CMC、黄原胶)等。这些物质通过与泥浆中的胶体粒子相互作用,改变其电荷状态和排列方式,从而达到调节粘度的目的。
4. 解胶剂
解胶剂主要用于破坏泥浆中的胶体结构,使原本紧密结合的颗粒分散开来,提高泥浆的流动性和渗透性。这对于减少注浆成型过程中的气孔、提高产品致密度和均匀性具有重要作用。
酸类(如柠檬酸、醋酸)、氧化剂(如双氧水)等。它们通过与泥浆中的胶体物质反应,改变其表面性质,降低胶体稳定性,实现解胶效果。
5. 流动助剂
流动助剂通过降低泥浆内部颗粒间的摩擦力和粘聚力,使泥浆在受到外力时能够更容易地流动,进一步增强泥浆的流动性,有助于泥浆快速且均匀地渗透入模具细微结构中,减少注浆时间,提高生产效率。同时,它也有助于防止泥浆在管道中堵塞。
醇类(如乙醇、丙二醇)、表面活性剂(如十二烷基硫酸钠)等。这些助剂能显著降低泥浆的表面张力和内部摩擦阻力,改善流动性能。
有机聚合物(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)和无机盐类(如碳酸钠、磷酸盐等)。这些添加剂能够在泥浆中形成一层润滑膜,减少颗粒间的直接接触,从而提高流动性。
6. 稳定增强剂
稳定增强剂主要用于提高泥浆的稳定性,防止其在存放和使用过程中发生沉降、分层或固化过快等现象。同时,部分稳定增强剂还能增强陶瓷产品的力学性能,如硬度、强度等。
硅溶胶、有机树脂、纤维素醚等。这些物质能在泥浆中形成网状结构或增强粒子间的结合力,从而增强泥浆的整体稳定性和制品的物理性能。
7. 防泡剂
在注浆成型过程中,由于搅拌、注浆等操作会产生大量气泡,影响泥浆的渗透性和制品的致密性。防泡剂能迅速消除或抑制这些气泡的生成,确保制品质量。
硅油类、脂肪酸盐类等。它们能在气液界面形成稳定的薄膜,阻止气泡的形成和扩大,或者加速气泡的破裂和逸出。
8. 抗裂剂
抗裂剂主要作用是改善陶瓷材料在干燥、烧结过程中的抗裂性能,减少因温度变化、水分蒸发等原因引起的裂纹,提高制品的成品率。
矿物添加剂(如莫来石、石英)、有机物(如某些高分子材料)等。这些物质能够吸收或减缓干燥、烧结过程中的应力变化,增加材料的韧性,减少裂纹产生。
9. 孔隙调节剂
造孔剂是指能在陶瓷坯体中形成孔隙的物质,它们在陶瓷烧结过程中通过挥发、分解或化学反应等方式从坯体中逸出,留下孔隙结构。
无机造孔剂:如碳酸氢铵、碳酸钙等,通过高温分解产生气体形成孔隙。
有机造孔剂:如淀粉、聚乙烯醇(PVA)等,在烧结过程中燃烧或热解留下孔隙。
复合造孔剂:结合无机与有机造孔剂的优势,通过特定的化学反应或物理过程实现孔隙的精细调控。
10. 润湿剂
润湿剂主要起到降低液体表面张力、改良润湿性的作用。具体来说,润湿剂能够增强水分子对固体颗粒(如陶瓷粉料)表面的亲和力,促进水分在颗粒间的渗透和分布,从而提高料浆的流动性和均匀性。这对于提高陶瓷制品的成型质量、减少缺陷、提高生产效率具有重要意义。
料浆中常用的润湿剂包括天然或合成的高分子化合物,如羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯醇(PVA)等。这些物质具有优异的亲水性和分散性,能够显著改善料浆的润湿性和流动性。

二、料浆的性能要求
1. 流动性好:泥浆应具有良好的流动性,以便顺利注入模具并均匀渗透成型。流动性的好坏直接影响注浆成型的效果和产品的均匀性。
2. 稳定性好:泥浆应保持稳定,不易沉淀和分层,以确保注浆成型过程的连续性和稳定性。
3. 触变性小:触变性是指泥浆在受到剪切力作用时粘度发生变化的性质。注浆成型料浆的触变性应尽可能小,以确保在注浆过程中泥浆的粘度保持稳定。
4. 含水量适当:泥浆的含水量应适当控制,以保证其流动性和渗透性。同时,过少的含水量可能导致泥浆过于粘稠,影响注浆成型效果;而过多的含水量则可能导致产品强度不足。
5. 脱模性好:注浆成型后的坯体应易于从模具中脱出,以减少废品率和提高生产效率。
6. 无气泡:泥浆中应尽可能不含气泡,以避免在注浆成型过程中形成缺陷。
三、料浆的制备工艺
1. 原料准备:将基础原料按一定比例混合均匀。
2. 配料:将溶剂、流动性调节剂、稳定性助剂等按一定顺序和比例加入混合好的原料中,进行充分搅拌和分散。
3. 研磨:通过球磨机等设备对泥浆进行研磨处理,以细化颗粒并提高泥浆的均匀性和稳定性。
4. 除泡:采用物理或化学方法去除泥浆中的气泡。
5. 调整:根据需要对泥浆的流动性、粘度等性能进行调整,以满足注浆成型的要求。
6. 注浆:将制备好的泥浆注入石膏模具中进行注浆成型。

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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!
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