工業(yè)陶瓷的制作工藝

　　1、工業(yè)陶瓷成型方法與粘合劑的選擇

　　工業(yè)陶瓷成型方法有很多種，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)工業(yè)陶瓷產(chǎn)品的形狀選擇成型方法，而不同的成型方法需選用的粘合劑不同。常見(jiàn)工業(yè)陶瓷成型方法、粘合劑種類及用量如下：
　　工業(yè)陶瓷成型方法 粘合劑舉例 <粘合劑用量(質(zhì)量%)

　    工業(yè)陶瓷干壓法 聚乙烯醇縮丁醛等 1~5

　　工業(yè)陶瓷澆注法 丙烯基樹(shù)脂類 1~3

　　工業(yè)陶瓷擠壓法 甲基纖維素等 5~15

　　工業(yè)陶瓷注射法 聚丙烯等 10~25

　　工業(yè)陶瓷等靜壓法 聚羧酸銨等 0~3

　　工業(yè)陶瓷粘合劑可分為潤(rùn)滑劑、增塑劑、分散劑、表面活性劑(具有分散劑和潤(rùn)滑功能)等，為滿足成型需要，通常采用多種有機(jī)材料的組合。選擇粘合劑，要考慮以下因素：

　　l)、工業(yè)陶瓷粘合劑能被粉料潤(rùn)濕是必要條件。當(dāng)粉料的臨界表面張力或表面自由能比粘合劑的表面張力大時(shí)，才能很好地潤(rùn)濕。

　　2)、好的工業(yè)陶瓷粘合劑易于被粉料充分潤(rùn)濕，且內(nèi)聚力大。當(dāng)粘合劑被粉料潤(rùn)濕時(shí)，在相互分子間發(fā)生引力作用，粘合劑與粉料間發(fā)生紅結(jié)合(一次結(jié)合)，同時(shí)，在粘合劑分子內(nèi)，由于取向、誘導(dǎo)、分散效果而產(chǎn)生內(nèi)聚力(二次結(jié)合)。雖然水也能把楊料充分潤(rùn)濕，但水易揮發(fā)，分子量較小，內(nèi)聚力小，不是好的粘合劑。

　　工業(yè)陶瓷按各種有機(jī)材料內(nèi)聚力大小順序，用基表示可排列如下：
　　
　　<CONH1>-CONH2>一COOH>一OH>-NO2>-COOC2H5> COOCH5>-CHO>=CO>-CH3>= CH2>-CH2
　　
　　3)、工業(yè)陶瓷粘合劑的分子量大小要適中。要想充分潤(rùn)濕，希望分子量小，但內(nèi)聚力弱。隨著分子量增大，結(jié)合能力增強(qiáng)。但當(dāng)分子量過(guò)大時(shí)，圍內(nèi)聚力過(guò)大而不易被潤(rùn)濕，且易使坯體產(chǎn)生變形。為了幫助分子內(nèi)的鏈段運(yùn)動(dòng)，此時(shí)要適當(dāng)加入增塑劑，在其容易潤(rùn)濕的同時(shí)，使粘合劑更加柔軟，便于成型。

　　4)、為保證工業(yè)陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量，還需要防止從粘合劑、原材料和配制工序混人雜質(zhì)，使產(chǎn)品產(chǎn)生有害的缺陷。
　　
　　在工業(yè)陶瓷原料配制中，用粉碎、混合等機(jī)械方法和粘合劑、分散劑配合，達(dá)到分散，盡可能不含有凝聚粒子。粘合劑受到種類及其分子量，粒子表面的性質(zhì)和溶劑的溶解性等影響，吸附在原料粒子表面上，通過(guò)立體穩(wěn)定化效果，起到防止粉末原料凝聚的作用。在成型工序中，粘合劑給原料以可塑性，具有保水功能，提高成型體強(qiáng)度和施工作業(yè)性。一般來(lái)說(shuō)，粘合劑由于妨礙陶瓷的燒結(jié)，應(yīng)在脫脂工序通過(guò)加熱使其分解揮發(fā)掉。因此，要選用能夠易于飛散除去以及不含有害無(wú)機(jī)鹽和金屬離子的有機(jī)材料，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。
　　
　　2、工業(yè)陶瓷注射成型和成型用粘合劑
　　
　　氮化硅由于具有高強(qiáng)度、高耐磨性、低密度(輕量化)、耐熱化、耐腐蝕性等優(yōu)良性能，所以適用于制造渦輪加料機(jī)葉輪、搖臂式燒嘴、輔助燃燒室等汽車用陶瓷部件。這些部件要求復(fù)雜的形狀、高精度尺寸和高可靠性。不允許有內(nèi)在缺陷(裂紋、氣孔、異物等)和表面缺陷。
　　
　　滿足這些質(zhì)量要求的成型技術(shù)之一，有陶瓷注射成型法(高壓)。其工藝流程如下：
　　
　　工業(yè)陶瓷成型工藝中，不能產(chǎn)生由成型材料的流動(dòng)性、金屬模型溫度等引起的溝線和由成型條件引起的穴孔等缺陷;在脫脂工藝中，不使其產(chǎn)生由有機(jī)材料組成和熱分解速度引起的脫脂裂紋。有機(jī)材料的選定也得滿足這些質(zhì)量要求。
　　
　　一般來(lái)說(shuō)，陶瓷注射成型使用的有機(jī)材料由粘合劑、助劑、可塑劑構(gòu)成，粘合劑可使用聚丙烯(PP)、無(wú)規(guī)則聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚體(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系樹(shù)脂等。其中PE具有優(yōu)異的成型性;EVA與其他樹(shù)脂的相溶性好，流動(dòng)性、成型性也好;APP具有與其他樹(shù)脂相溶性好、富于流動(dòng)性和脫脂性的特征;PS流動(dòng)性好。助劑有蠟石石蠟、微晶石蠟、變性石蠟、天然石蠟、硬脂酸、配合劑等。成型材料的流動(dòng)性可以使用高式流動(dòng)點(diǎn)測(cè)定器和熔化分度器進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)脫脂具有粘合劑的含量多時(shí)，則脫脂性有降低的傾向，助劑的石蠟多者，脫脂性好。如果有機(jī)材料在特定的溫度區(qū)域不能全部飛散掉，就會(huì)影響陶瓷的燒結(jié)，因此，需要考慮熱分解特性，加以選擇。

　　工業(yè)陶瓷注射成型使用的有機(jī)材料應(yīng)選擇使得成型材料的流動(dòng)性和成型體的脫脂性兩個(gè)特性達(dá)到最佳化。
　　
　　3、工業(yè)陶瓷擠壓成型和成型用粘合劑堇青石由于具有耐熱性、耐腐蝕性、多孔質(zhì)性、低熱膨脹性等優(yōu)良材料特性，所以廣泛用作汽車尾氣凈化催化劑用載體。堇青石蜂窩狀物利用原料粒子的取向，產(chǎn)生出蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的低熱膨脹，可用擠壓成型法來(lái)制造。
　　
　　根據(jù)堇青石分子組成(2MgO·2Al2O3·5SiO2)，原料可選用滑石、高嶺土和氧化鋁。成型用坯土從口蓋里面的供給孔進(jìn)入口蓋內(nèi)，經(jīng)過(guò)細(xì)分后，向薄壁擴(kuò)展，再結(jié)合，由此求得延伸性和結(jié)合性好的質(zhì)量。另外，作為擠壓成型后的蜂窩狀體，為了保持形狀，坯土的屈服值高者好，也就是說(shuō)，選擇粘合劑應(yīng)使坯土的流動(dòng)性和自守性兩個(gè)性能達(dá)到最佳化。
　　
　　工業(yè)陶瓷原料粉末、粘合劑、助劑(潤(rùn)滑劑、界面活性劑等)及水經(jīng)機(jī)械混練后，用螺桿擠壓機(jī)連續(xù)式擠壓或用油壓柱塞式擠壓機(jī)擠壓成型。一般來(lái)說(shuō)，擠壓成型使用的粘合劑只要用低濃度水溶液，便可顯示出高粘性的結(jié)合性能。常用的有甲基纖維素(MC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、羥乙基纖維素(HEC)等。MC能很好溶于水中，當(dāng)加熱時(shí)很快膠化。CMC能很好溶于水中，分散性、穩(wěn)定性也高。PVA 廣泛地用于各種成型。潤(rùn)滑劑可減少粉體間的磨擦，界面活性劑可提高原料粉末與水的潤(rùn)濕性。
　　
　　工業(yè)陶瓷缺乏可塑性，具有膨脹特性的坯土使擠壓不夠光滑，表面缺陷增加。因此，對(duì)粘合劑的性能應(yīng)有評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)還土的可塑性方法，有施加扭曲、壓縮、拉伸等應(yīng)力，求出應(yīng)力與變形之間的關(guān)系，用毛細(xì)管流變計(jì)的方法、粘彈性的方法等。用這種方法可以評(píng)價(jià)坯土的自守性和流動(dòng)性。在用粘彈性的方法評(píng)價(jià)時(shí)，可得出粘合劑配合量增加到一定程度時(shí)，自守性和流動(dòng)性均會(huì)增加的結(jié)果。也就是說(shuō)，粘合劑配合量的增加有助于原料的可塑性增加。
　　
　　有機(jī)材料是工業(yè)陶瓷的主要粘合劑，合理選用這些有機(jī)材料是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)粉料的特性、產(chǎn)品的形狀、成型方法綜合進(jìn)行選擇。
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