陶瓷材料教学讲义

陶瓷材料1、陶瓷的定义传统陶瓷（conventional ceramics）：指以粘土为主要原料与其它矿物原料经粉碎，混练，成型，烧成等工艺过程制成的各种制品。特种陶瓷（special ceramics）：采用高度精选或合成的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的，便于进行结构设计，并有优异特性的陶瓷。2、普通陶瓷（不带釉）的岩相成分：1）晶相（cystalline phase），（以长石质瓷为例）莫来石，石英，方石英，少量原料残骸，熟料粒。2）玻璃相（glass phase），25%-70%（少数大于70%）玻璃相少，只够粘结晶粒，胎体气孔多为陶器。玻璃相增多，除粘接晶粒外，还填充部分晶粒间隙，胎体气孔减少为不致密炻器。3）气孔（gas phase）分为闭气孔和开气孔。闭气孔：与大气不通，不吸水。开气孔：与大气相通，吸水。气孔率越大，吸水率越大。总结：陶瓷坯体是由晶相、玻璃相和气相构成的不均匀多相系统。陶瓷的分类与应用：陶瓷分为传统陶瓷和新型陶瓷两种。传统陶瓷：日用陶瓷、建筑陶瓷、卫浴陶瓷、工艺陶瓷；新型陶瓷：1。结构陶瓷：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷 、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷 。2功能陶瓷：光功能材料、磁性功能材料、电功能材料、热功能材料、能源和化学功能材料、力和声功能材料、生物功能材料、环境功能材料。传统陶瓷与新型陶瓷的区别：1、用料不同。 特陶很少使用粘土，大多特陶不使用粘土，而是使用经过加工的不同纯度的化工原料或合成矿物原料。2、新工艺（工艺突破传统工艺）。3、不同的化学组成、显微结构和性质。二者的共性是属于无机非金属材料。按陶瓷的基本物理性能分类：陶瓷类型吸水率透明性扣击性断面常见类型陶器粗陶9-22无混浊声多孔砖瓦琉璃瓦细陶3-8无混浊声不致密艺术陶釉面砖炻器粗炻1-3无音粗韵长粗岩石状日用器皿化工设备用瓷细炻0.5-1无细岩石状日用瓷器、地砖紫砂、部分中国古瓷瓷器0.5透明音清韵长光泽好日用瓷器高压电瓷艺术瓷化学瓷分类依据：吸水率。吸水率，反映陶瓷瓷胎气孔率的大小。吸水率=（陶瓷胎体吸水后-陶瓷胎体干重）*100%陶瓷胎体干重举例：“陶瓷砖”按吸水率可分为五大类：GBT4100.1-1999 干压陶瓷砖第1部分 瓷质砖 E 0.5 % GBT4100.2-1999 干压陶瓷砖第2部分 炻瓷砖 0.5% E3 % GBT4100.3-1999 干压陶瓷砖第3部分 细炻砖 3% E6 % GBT4100.4-1999 干压陶瓷砖第4部分 炻质砖 6% 10 %陶瓷的发展与进步。陶瓷的发展经历了四个时期三个飞跃。四个时期：无釉陶器时期，原始瓷器时期，透明釉时期，半透明胎时期。三个大的飞跃：釉陶的出现为第一大飞跃（商代）；不透明釉到透明釉为第二大飞跃（北宋）（汝、定、官、哥、均）；不透明胎到半透明胎为第三大飞跃（景德镇）。 1、无釉陶器时期 （新石器时期 -殷商 ）1） 我国最早的陶器：公元前8000年，江西万年仙人洞出土的泥质陶，夹砂陶，夹炭陶。烧成温度800 -1000 。2） 新石器时代晚期：彩陶，黑陶 彩陶代表“仰韶文化”，也称“彩陶文化”。 黑陶代表 “龙山文化”，也称“黑陶文化”。烧成温度为1000 。3）殷商时代 开始出现白陶，烧成温度1180 。殷商晚期的白陶中有极少量的釉陶出现。釉陶的出现，是陶瓷发展史上的“第一次飞跃”。是制陶技术上的重大成就，为从陶到瓷创造了必要条件。陶瓷的发展进入第二时期。2、原始瓷时期 （ 殷商 东汉 ）原始瓷时期除生产无釉陶外，还有大量的釉陶出现，并形成了南北两大派系。北方釉陶：高岭土坯配含铁的高钙石灰釉光泽差。南方釉陶：高岭土坯（着色坯）配含铁的高钙石灰釉。 釉层特点：釉层薄，为灰青色，不透明，光泽差。烧成温度达到1100 3、透明釉时期（东汉宋金）不透明釉到透明釉是陶瓷发展史上的第二大飞跃。瓷器出现的条件（透明釉出现的条件）：（1）馒头窑的温度可达1300C ，是瓷器出现的一个条件。（2）开始使用经淘洗的瓷石。瓷石的成分为伊利石，石英，长石的混合物，瓷石使用是可直接成瓷为第二个条件。各窑代表产品的特点，官窑：北宋在河南开封，南宋在浙江临安（杭州），主要为青釉瓷。越窑：在浙江余姚，秘色瓷（青瓷）。定窑：北定，河北曲阳，定州。南定，江西景德镇白釉瓷。钧窑：河南禹县。钧红（铜红）釉，窑变花釉，其特点，颜色不一，变化多，有千钧万变之说。汝窑：河南临汝。青釉。属乳浊釉，无裂纹。色泽莹润如脂。新技术与新工艺的采用：原料制备：最初采用天然原料，不加任何处理。现在为适应特殊材料的特殊要求，对原料进行精选，分等级处理，在纯度、粒度、性质等各方面加以控制。粉料制备：传统采用半机械，机械球磨，碓打粉磨等粉碎方法。现在为制备超细粉末（10-710-m） ，采用化学气（液）相沉淀、溶胶凝胶法、气流粉碎、超声波粉碎等方法来制备胶体颗粒。成型方法：等静压成型法已不仅用于特种陶瓷，也陆续在电瓷，日用瓷的生产中使用，注射成型法开始由塑料工业移植到陶瓷工业中来。施釉：由传统的釉浆浸釉、喷釉、浇釉发展到用釉粉压制施釉、静电施釉等的方法。烧结：煅烧方法除传统的常压烧结外，气氛烧结、压力烧结（如热压、热等静压）已广泛应用于陶瓷生产之中。对陶瓷材料的性能与本质的深入了解： 一些研究材料成分和结构的技术与仪器的出现，促进了人们对陶瓷的认识进入更高的层次。例如可用X-射线荧光分析、电子与离子探针、光电子能谱仪、俄歇能谱仪测得陶瓷中微量成分的种类、浓度、价态及其分布特征。采用X-射线衍射、中子衍射仪测定晶体结构和点阵常数、固体中的缺陷，用光学显微镜、电子显微镜来研究陶瓷烧结体的显微结构。新品种的开发：由于科学技术的推动和需要，也使得能充分利用陶瓷的物理与化学特性开发出许多在高科技领域中应用的功能材料与结构材料。例如工业检测与系统控制用的陶瓷传感器，燃气轮机用的耐高温、高强度、高韧性的陶瓷部件，用作人造骨骼或器官的生物陶瓷等。由于这些进步，人们掌握了更多陶瓷材料性能、结构与工艺之间内在联系的信息。为今后发展到根据一定性能要求，进行结构与工艺设计奠定了基础。一、原料的分类及处理、配方1、原料的分类与作用根据工艺特性分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性），熔剂性原料。根据用途分：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。根据矿物组成分：粘土原料，硅质原料，长石原料，钙质原料，镁质原料。根据原料的获得方式分：矿物原料，化工原料。原料是基础。传统陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料；陶瓷制品的性质不仅与工艺过程有关，而且与原料的种类有关。瓷胎结构决定了陶瓷制品的性能，而瓷胎结构则则是由原料的种类和工艺决定。因此，原料的合理选择十分重要。1、硅质原料：石英 二氧化硅 SiO2俗称玛瑙、水晶；我们专业接触最多的硅酸盐专业；在地壳中的丰度为60%；是最常见的矿物：泥、沙石等多数是硅酸盐矿物。由于地质产状不同，石英呈现为多种状态，其中最纯的石英称为水晶。因水晶产量很少，除了制造石英玻璃外，一般无机非金属材料制品无法采用。在陶瓷、玻璃、耐火材料生产中采用得较多的石英类原料主要有脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、隧石等。 SiO2在陶瓷生产中的作用：烧成前，石英为瘠性料，可调节泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯体的干燥收缩，增加生坯的渗水性，缩短干燥时间，防止坯体变形；利于施釉。 烧成时，石英的加热膨胀可部分抵消坯体的收缩；高温时石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。 可提高坯体的机械强度，透光度，白度。 釉料中,SiO2是玻璃质的主要成分，提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性；提高釉料的熔融温度与粘度。陶瓷工业对硅质原料的质量要求：1）控制 SiO2含量：细瓷，釉料，高压电瓷98%；墙地砖要求 85%。2）控制杂质（Fe2O3与TiO2）含量：高档白瓷：白度大于75，Fe2O3 0.3%；高压电瓷： Fe2O3+TiO2 ），急剧降低烧成温度， 热稳定性大大降低，一般控制含量在以下。可提高白度。瓷坯中各氧化物间关系：配方计算：从化学组成计算实验式若知道了坯料的化学组成，可按下列步骤计算成为实验式。1）若坯料中的化学组成包含有灼减量成分，首先应将其换算成不含灼减量化学组成；2）以各氧化物的摩尔质量，分别除各该项氧化物的质量分数，得到各氧化物的物质的量n（mol）；3）以碱性氧化物或中性氧化物总和，分别除各氧化物的量，即得到一套以碱性氧化物或中性氧化物为1 mol的各氧化物的数值；4）将上述各氧化物的量按RO R2O3RO2的顺序排列为实验式。 组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减 总计 % 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100从化学组成计算实验式 条件 分子量0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.9795 AL2O3 0.0205 Fe2O3 4.232 SiO20.0823 CaO 0.0319 MgO 目标从化学组成计算实验式计算步骤：1） 化学组成含灼减成分时，换算为不含灼减的化学组成。2） 计算各氧化物的摩尔数， 既是各氧化物的质量百分数除以各氧化物的摩尔质量。3）计算各氧化物的摩尔数值，既是各氧化物 摩尔数除以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数的总和，得到一套以碱性氧化物（常用于釉式）或以中性氧化物（多用以坯式）为1 的各氧化物的数值。4）将各氧化物的摩尔数值按ROR2O3RO2的顺序排列为实验式。例1：瓷坯的化学组成为（表 21）求瓷坯的实验式组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减 总计 % 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 解： 将该瓷坯的化学组成换算为不含灼减的化学组成百分数（表22） 组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计 % 67.09 26.33 0.8575 1.217 0.3388 2.170 2.001 100 将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的摩尔数（表2-3）摩尔数 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O mol 1.1600 0.2583 0.0054 0.0217 0.0084 0.0230 0.0323 将中性氧化物的摩尔总数算出： 0.2583+0.0054 = 0.2637 用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数为1的各个氧化物的系数：表2-4。表 2-4氧化物 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O系 数 4.232 0.9795 0.0205 0.0823 0.0319 0.0872 0.1224 将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式：0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.9795 AL2O30.0823 CaO 4.232 SiO2 0.0319 MgO0.0205 Fe2O3 由实验式计算化学组成组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总和 % 66.09 27.29 0.78 1.364 0.1099 3.081 1.301 100.00 目标 没有烧失量0.088 CaO 0.010 MgO 0.928 Al2O3 4.033SiO2 0.077 Na2O 0.018 Fe2O30.120 K2O 分子量 条件计算步骤：1）实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧化物的摩尔质量，得到氧化物的质量。2）计算各氧化物的质量之和。3）分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量之和，得到各氧化物所占质量的百分数。例 2：某瓷胎实验式为：0.088 CaO 0.010 MgO 0.928 Al2O3 4.033SiO2 0.077 Na2O 0.018 Fe2O30.120 K2O 试计算瓷胎的化学组成。 解：计算各氧化物的质量及总和：表2-5氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计质 量 242.4 100.1 2.875 4.937 0.403 11.3 4.747 366.8 计算各氧化物所占质量百分数（即各氧化物化学组成）表2-6组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总和 % 66.09 27.29 0.78 1.364 0.1099 3.081 1.301 100.00作业1：某瓷胎实验式为：0.086 K2O 0.120 Na2O 0.978 Al2O3 4.15SiO2 0.022 Fe2O30.082 CaO 0.030 MgO 试计算瓷胎的化学组成。解：列表计算结果：SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 坯式中分子数 4.15 0.978 0.022 0.082 0.030 0.120 0.086分子量 60.1 102 160 56.1 40.3 62 94.2氧化物重量 249 99.76 3.52 4.59 1.20 7.44 8.08其重量和 373.59 各氧化物重量百分比 () =66.67 26.65 0.91 1.25 0.33 2.00 2.15 所以所求坯式化学组成为 () SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 66.67 26.65 0.91 1.25 0.33 2.00 2.15二、坯料的制备与成型坯料的种类。坯料：将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性能的多组分混合物。（配料准确，组分均匀，细度合理）。根据成型方法不同，可将陶瓷坯料分为三类：（1）注浆坯料，含水量约2835；（2）可塑性坯料含水量18-22%；（3）压制坯料，又分为 a. 半干压坯料含水量约815b；干压坯料含水量约37。质量要求：注浆坯料。要求其性能为1）流动性好；2）悬浮性好；3）触变性适当；4）滤过性适当；5）泥浆含水量少。制备注浆坯料的流程有直接制浆法和滤饼化浆法。直接注浆法：是将配方中的各种原料经过拣选、粗碎、中碎、细磨、除铁过筛、泥浆陈腐等一系列加工工艺直接制得成型所用的泥浆。通常把电解质与原料一同装入球磨机中混合。特点：工艺简单，省去压滤等工序。滤饼化浆法:是将所制得的泥浆通过压滤、陈腐后，再把泥饼切成小块，加入适量的电解质，在泥浆池中搅拌化浆备用。特点；工序繁杂，设备较多，但经压滤去除了泥浆中有害的可溶性盐。可塑坯料，要求其性能达1）具有良好的可塑性；2）具有一定的形状稳定性；3）含水量适当；4） 成型坯体的干燥强度和收缩率适当。这样具有良好的可加工性，易于成型各种形状而不致开裂，可以钻孔和切割，还要求干燥后有较高的生坯强度，希望坯料尽可能有各向同性的均匀结构，颗粒定向排列不严重，以免因收缩不均引起坯体变形甚至开裂 。压制坯料，对干压粉料的质量要求：团粒：将细碎后的陶瓷粉料制备成具有一定粒度的坯料，使之适用于干压和半干压成型。1.团粒的流动性好，2. 堆积密度大，3. 水分均匀、含水量适当粉料非球形，表面粗糙有电荷，易形成拱桥效应。压制粉料制备后，造粒后假颗粒的形状、粒度及粒度分布，直接影响粉料的流动性和堆积密度。粉料的致密化过程：（一） 密度的变化，用机械加压粉料时，粉料高度变化，空气含量减少，密度增大。这样排除假颗粒间空隙；排除真颗粒间空隙；提高堆积密度。影响坯体致密度的因，1、粉料装模时自由堆积的气孔率 2、压力 3、加压时间4、颗粒间摩擦力 5、坯体的形状（模具）、尺寸和粉料 的性质（二） 强度的变化，若强度较小，则颗粒间接触不大。若颗粒间接触增大，则颗粒处于弹性塑性阶段，强度直线上升。坯料的制备筛分定义：将已经粉碎的物料，放在具有一定大小孔径的筛面上进行振动或摇动，使其分离为颗粒大小近似相等的若干部分。这种方法叫筛分。作用（1）使原料颗粒适合于下一制造工序的需要。（2）粉碎过程中及时筛去已符合粒度要求的颗粒，使粗粒得到充分粉碎，可提高设备的粉碎效率。（3）确定颗粒大小及其比例，并控制原料或坯料中粗颗粒的含量，因而可以提高成品的品质。筛分方法（1）干筛，非粘性或粒度较粗的干物料多采用干筛。 （2）湿筛对潮湿及夹带泥质的物料，或粒度较细的物料多采用湿筛。筛分设备有回转筛和振动筛。摇动筛与中碎设备构成闭路循环系统，分离12 mm以下的物料。搅拌（泥浆），使用搅拌机在搅拌池里搅拌泥浆。其作用有（1）泥浆搅拌工序使储存的泥浆保持悬浮状态，防止分层。（2）粘土或回坯泥的加水浸散以及用干粉配料在浆池中加水混合等。设备：框式搅拌机，螺旋式搅拌机。 搅拌池形状：八角形或六角形 框式搅拌机 螺旋式搅拌机 泥浆脱水采用的方式有机械脱水和热风脱水两种形式。（一 ） 机械脱水（压滤脱水法）可得到含水量为2025的坯料。设备：间歇式室式压滤机、榨泥机。（二 ） 热风脱水（喷雾干燥、喷浆造粒）可得到含水量 8的坯料以油、煤气、煤炭、电等为热源，采用气流式雾化、离心式雾化、压力式雾化等雾化方式进行泥浆脱水，这也是造粒过程。喷雾干燥的工艺特点：（1）工艺简单，可连续化生产，效率高（2）粉料性能稳定，可随时调节，颗粒呈球形，流动性好，成型性能好。（3）一次性投资较大，能量消耗大。 喷雾干燥装置喷雾造粒形成的球形颗粒用喷雾干燥制备的粉体 喷雾造粒不当形成的中凹球形颗粒坯料的陈腐和真空练泥（一 ） 坯料的陈腐定义：泥饼或经粗练的泥段放在适宜温度和高湿度环境中存放一段时间，以改善其成型性能的工艺过程。陈腐的作用机理（1）通过毛细管作用，使水分更加均匀。（2）通过粘土颗粒充分水化和离子交换，提高可塑性（3）坯料中的有机物发酵、腐烂转变为腐殖酸类物质，提高可塑性。（4）发生氧化还原反应，产生的气体扩散、流动使泥料松散均匀。陈腐的原因及意义：1）球磨后的注浆料放置一段时间后，流动性提高， 性能改善。 2）压滤的泥饼，水分和固相颗粒分布不均匀，含有大量空气， 陈腐后水分均匀，可塑性强。 3）造粒后压制粉料，陈腐后水分更加均匀。 陈腐设施、条件在密闭的仓、池中，保证一定的温度和湿度，以利于坯料氧化和水解反应的进行。陈腐时间长，则效果好。（二） 坯料的真空处理作用：排出泥饼中残留空气，提高致密度和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成型性能，提高干燥强度和成瓷后的机械强度以及介电性能、化学稳定性，透光性等。排气机理：真空（负压） 膨胀压力差促使泥料膜破裂坯料的成型成形定义：对制备好的坯料，通过一定的方法和手段，迫使坯料发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为成形，其中所用的方法或手段叫做成形方法。成型方法分类成型方法的选择要考虑到以下几点：（1）产品的形状、大小、厚薄等。一般形状复杂、大件、薄壁产品，可采用注浆成型法。而具有简单回转体形状的器皿则可采用旋压或滚压成型法。（2）坯料的工艺性能。可塑性较好的坯料适用于可塑成型法，可塑性较差的坯料可适用于注浆或干压成型法。（3）产品的产量和质量要求。产量大的产品额可采用可塑成型法，产量小的产品可采用注浆成型法。有的产品外商指定要求用手工成型法，则只好采用手工可塑做坯成型。例如蛋壳瓷只有采用手工做坯利坯成型法。（4） 成型设备要简单，劳动强度要小，劳动条件要好。（5） 技术指标要高，经济效益要好。坯料的成型-注浆成形注浆成形定义：注浆成型（传统）在石膏模的毛细管力作用下，含一定水分的粘土泥浆脱水硬化成坯的过程。 注浆成型（现代）具有一定液态流动性的成型方法。注浆成形原理：（1）、从泥浆注入石膏膜后模壁吸水开始，到形成薄泥层。成型力为石膏模的毛细管力，毛细管越细，水的表面张力越大，脱水推动力越大。（2）、薄泥层形成后，泥层逐渐增厚，至到形成注件要求的厚度。（3）、坯体形成到脱模。石膏模的毛细管力表面水分的蒸发。注浆过程（三个阶段）：薄泥层阶段；形成注件阶段脱模阶段动力来源于模具毛细管力，薄泥层两侧水分差，而阻力来源于形成的薄泥层。注浆成形有两种基本方法：实心注浆和空心注浆1.实心注浆实心注浆是泥浆中的水分被模型吸收，注件在两模之间形成，没有多余泥浆排出的一种注浆方法。适于大型、厚壁产品。 实心注浆2. 空心注浆空心注浆是将泥浆注入模型，当注件达到要求的厚度时排出多余的泥浆而形成空心注件的方法。空心注浆利用石膏模型单面吸浆。适于小型、薄壁产品。空心注浆注浆过程对泥浆的要求：空心注浆：比重小，稳定性好，触变性稍小，泥浆颗粒稍细。实心注浆：比重大，触变性稍大，泥浆颗粒稍粗3、几种快速注浆成形的方法。1）压力注浆。通过提高泥浆压力来提高注浆过程推动力，加速水分扩散，可缩短注浆时间，减少坯体干燥收缩和脱模后坯体的水分。压力注浆可分为三种类型：高压注浆2MP 高强度树脂模中压注浆0.152MP 高强度硫磺，树脂模型微压注浆0.15MP 石膏模压力注浆特点：缩短注浆时间;减少坯体干燥收缩，提高 坯体致密度；压力注浆降低坯体脱模后留有的水分2）离心注浆向旋转的模具内注入浆料，在离心力作用下浆料紧靠模型工作面并脱水形成致密的坯体。这种方法制备的坯体厚度均匀。它应用于制造大型环状铸件 离心注浆： 向旋转的模型内注入泥浆，在离心力作用下，泥浆紧靠模型脱水成坯，气泡较轻，集中于中间部位，最后破裂消失。特点：致密度高，厚度均匀，变形较小要求：粒度分布窄，否则大颗粒集中在表面，小颗粒位于内部，造成收缩不均。 离心注浆示意图3）真空注浆真空注浆是在模具外部抽真空，或将紧固的模具置于负压的真空室。 真空注浆：模外抽真空，模型放于负压的真空室中，内外压力差，注浆推动力 吸浆速度，减少坯体气孔，针眼。目的：是造成模型内外的压力差，提高注浆过程推动力。真空压力注浆示意图搅拌池泥浆泵容器空气压缩机缓冲容器真空泵注浆台坯料的快速成型1）热压铸成型将含有石蜡的浆料在一定温度和压力下注入金属模内，待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法。这种方法生产的产品特点： 尺寸精确，光泽度高，结构致密。2）流延成型流延法成型是超薄型瓷片的成型方法。适合于制备厚度在0.05mm以下的薄膜，这种薄膜常用于小体积、大容量的电子器件。成型过程是：将准备好的粉料与粘结剂、分散剂、溶剂、增塑剂等混合制备成均匀的浆料，然后浆料通过流延机料斗下部流至薄膜载体（传送带）上，用刮刀控制厚度，经红外线加热等方法干燥，形成坯模，连同载体一起卷轴待用，最后按所需尺寸和形状切割即可。3）注射成型注射成型是将瓷粉和有机粘结剂混合后，经注射成型机，在130300温度下将泥料注射到金属模腔内。待冷却后，粘结剂固化，便可取出毛坯而成型。注射成型的工艺流程坯料的成型-可塑泥料（一）可塑泥料的流变性特征可塑泥料是固体物料、水分和少量残留空气所构成的多相系统。 泥团颗粒间存在着两种力：a、 吸力，主要有范德华力、静电引力和毛细管力。吸力的作用范围约2nm。毛细管力是泥团颗粒间引力的主要来源。b 、斥力，在水介质中，斥力 作用范围约20nm。当系统中水含量高时，颗粒相距较远，表现为以斥力为主。 当含水量低时，表现出以吸力为主，成为泥团。当它受到外力作用而产生形变时，既不同于悬浮液的粘性流动，也不同于固体的弹性形变，而是同时含有“弹性-塑性”的流动形变过程。 这种变形过程是“弹性-塑性”体所特有的力学性质，称为流变性。 泥料的弹性变形是由于所含瘠性物料与空气的弹性作用，以及粒子的溶剂化作用而产生的。塑性变形则是粘土本身的可塑性赋予的。当应力很小时，应力与应变呈直线关系，变形是可逆的。这种变形主要是泥团中含有少量的空气、粘土粒子表面形成水化膜和有机塑化剂引起的。 如果应力超过 y ，则出现不可逆的假塑性变形。y 被称为流动极限，或屈服极限。 应力超过y 之后，泥团具有塑性性质。去除应力后，有部分恢复应变y ，剩下的是不可逆部分。粘土颗粒相对移动，若重新施加压力超过p ，泥团开裂破坏。此时的应变值为p 。成型时，希望泥团长期维持塑性状态。有两个参数对泥团的成型是重要的。一是屈服极限y ，另一个是出现裂纹时的变形量p 。可塑泥团的流变特性： 可塑性与含水率的关系：用屈服值（F）延伸量（L）（成型性能）与含水率作图，关系如右图，由图可以看出： 含水率过大或过小，屈服值与延伸量乘积都小。含水率合适，乘积大。 通常用屈服值与延伸量的乘积来表示可塑性，即可塑性指标。影响泥团可塑性的因素：泥料允许变形量越大，成型性能越好；泥料的变形量与化学组成、水分含量、颗粒度、离子交换量、触变性（厚化度）、应力作用时间和作用方式有关。矿物种类（颗粒细小、解理明显、水膜较厚）；固相颗粒大小和形状（颗粒细小、板状柱状）；吸附阳离子的种类（交换能力强）；液相的数量和种类（量大、粘度高）可塑泥团的颗粒取向与成型的关系 ： 泥料颗粒取向的原因及排列状况(二)可塑成形的方法1. 挤出成型，适合产品：棒状、管状优点：连续化生产；缺点：机嘴结构复杂，有机添加剂多2. 旋压成形。 阴模成型阳模成型 取定量的泥料，投入旋转的石膏模中，然后将型刀慢慢压入泥料。由于型刀与旋转着的模型存在相对运动，因此型刀以压挤和削的作用机理，随着模型的旋转而把坯泥沿着模型的表面展开形成坯件。刀口的工作弧线形状与模型工作面的形状构成了坯体的内外表面，而型刀与模型工作面的距离即为坯体的厚度。对泥料的要求：泥料不能太硬，即屈服值要低。含水率21-26%。特点：设备简单，使用性强，适合制造形状复杂的产品。但产量不大，坯体质量不高，劳动强度大。3.滚压成形成形过程与特点: 成形时，盛放泥料的模型和滚压头分别绕自己的轴线以一定的速度同方向旋转。滚压头一面旋转一面加入泥料，泥料受“碾”和“压”的作用而形成坯体。旋压基础上发展起来的。 扁平的刀锥形或圆柱形的圆转体滚压头，阳模滚压外滚压： 滚压头决定坯体外形的大小，适合扁平状 宽口且坯体内表面有花纹的产品。阴模滚压内滚压： 滚压头形成坯体内表面，适合内径小而宽口制品。泥料与滚压头接触面大，受压时间长，受力均匀，坯体致密均匀，强度较大，不需加水赶光表面，减少变形。 阳模成型 阴模成型4. 塑压成型塑压成型是将可塑泥料置于底膜（阴膜）中，塑压时将上膜（阳膜）与底膜对面施压。在挤压力的作用下，泥料均匀展开并填充于底模与上模所构成的空隙中中而成坯。两个模具间的空隙决定了坯体的形状、大小和厚度。特点：优点：1. 成型异型盘碟类产品2. 成型时施加一定压力，致密度3.设备简单，操作方便，劳动强度低，生产效率高，特别适合异型产品的生产。缺点：对模强度要求较高5. 车坯成型用车床车坯成型，坯料含水率为6-11%或16-18%。适合的产品：柱状产品。坯料的成型-干压成型干压成形原理：将含水一定水分的粒状粉料填充到模型之中，施加压力使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体。容易出现层裂缺陷。等静压成型：装在封闭模具中的粉料各个方向同时均匀受压成型的方法。根据成型温度可分为常温等静压，冷等静压（CIP）和热等静压（HIP）3、等静压成型应用帕斯卡定律，把粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力而被压实成型的方法。根据成型温度可分为常温等静压，冷等静压（CIP）和热等静压（HIP）分类:常温等静压成型，根据使用磨具不同可分为湿袋和干袋等静压 湿袋法等静压湿袋法等静压所用的是弹性模子，装满粉料密封塞压紧后放入高压容器中。应用较普遍，适应于小批量生产和科研。干袋法等静压这种等静压法是在高压容器中封紧一个加压橡皮袋，加料后的模具送入橡皮袋中加压，压成后又从橡皮袋中退出脱模。减少了取放模型的时间，目前用此方法压制日用陶瓷类产品。优点：粉料是喷雾干燥制备粉料，含水率在1.5-3%。取消了石膏模。 坯体成型质量好，同一批产品，具有相同的尺寸和重量的均匀性，尺寸误差小于0。5%，重量误差低于1%，并且坯体表面规整，成坯率大于90%，产品合格率大于90%，无需干燥。成型模具石膏模是成型重要辅助工具，由于它的多孔性具有吸收水分的能力，使坯料在模内逐渐脱水硬化形成一定的外形。中国石膏第一镇-泰安马庄镇开采的石膏，主要以雪花膏、结晶膏及普通石膏为主，品位平均在85%以上。石膏的性能：天然石膏是含两个结晶水的硫酸钙矿物（CaSO4 2H2O）。理论化学组成：CaO 32.56,SO3 46.51, H2O 20.93。莫式硬度为1.52.0。它多半是透明无色的，但由于杂质掺入，可呈青灰、浅黄及褐色等颜色。制备：浇注模型用的是半水石膏，又称熟石膏由于加热条件不同，半水石膏有两种晶型，即 -半水石膏和-半水石膏。-半水石膏：-半水石膏是在干燥的大气中，常压下炒制而得的。晶体小，比表面积大，一般将生石膏粉置于装有搅拌机的凸底铁锅中，经160170煅烧。检验方法。30S玻璃棒不粘附石膏粉 -半水石膏： -半水石膏是在水蒸气存在的条件下加热加压脱水制得的。制备过程是先将块状石膏进行拣选、洗涤、粗碎，然后送入密闭的蒸气釜中，在130 及1.53个大气压下蒸压35h。模型的设计：在设计时应考虑以下问题，准确留出放尺余量。其放尺量可按以下公式计算； L=Lo/(1-S) L为模型实际尺寸 Lo为陶瓷制品的实际尺寸 S为坯体的总收缩率考虑开模和脱模的方便。石膏模：膏水比可塑性100：60-70；而注浆采用的比例是100：70-90石膏模的制造过程： 种模的制造。种模是用于翻制母模的原始模型 。材料：石膏、金属、硬木、聚氯乙烯和环氧树脂等。表面涂层：洋干漆溶液是将洋干漆溶解在浓度85%的酒精中制成的。酒精:洋干漆=8：1母模的翻制：母模是用于翻制工作模的模型。一套母模包括主模和模套。材料：工厂除用石膏外，还常用硫磺制作母模。新型多孔模具： 1、多孔塑料模2、无机填料模3、素陶模具 4、多孔金属模，压制成型用金属模，等静压成型用弹性模，近年来多采用高强度树脂模。干燥与脱脂干燥的定义：排除坯体中水分的工艺过程称为干燥。通过干燥处理，坯体失去可塑性，具有一定的弹性与强度。随着温度的提高，含水量降低，坯体的抗折强度逐渐提高，一旦超过40 ，强度急剧上升；但干燥温度超过250 ，强度也会有所下降。坯体成形含水率：注浆法：3035；可塑法：1526； 压制法：314 ；等静压法：13。坯体中水分的种类：化学结合水；吸附水；自由水（通过干燥排除）干燥的目的：排除坯体中的水分，同时赋予坯体一定的干燥 强度，满足搬运以及后续工序（修坯、粘结、施釉）的要求。减少烧成开裂，节省燃料消耗。保证釉面质量。一、干燥原理1、坯体中所含水分的类型及其结合形式。陶瓷坯体多为毛细孔物体，按其所含水分的结合特性，可分为化学结合水、大气吸附水和自由水等三大类。1）化学结合水即物料矿物分子组成内的水分，故又称结构水，在干燥过程中不能除去。2）大气吸附水指存在于物料内直径小于10-4 mm毛细管中、胶体颗粒表面及纤维皮壁所含的水份，这种吸附、渗透和结构水分与物料呈物理化学状态结合，它所产生的蒸汽压小于液态水在同温度时的蒸汽压，故又称物理化学结合水。干燥时较难除去。3）自由水指存在于物料表面的润湿水份、孔隙中的水分以及直径大于10-4 mm毛细管中的水分。这种水分于物料间的结合力很弱，属机械混合，这是干燥的主要任务。坯体所含水分与周围空气（外界条件）达到平衡状态，即坯体表面上的水蒸汽分压与周围空气中的水蒸汽分压相等时的大气吸附水称为平衡水。干燥工艺的处理对象是自由水。排除自由水的过程坯体体积发生收缩；而排除大气吸附水时，不发生收缩，不会产生应力。二、干燥过程时间升速阶段等速阶段 降速阶段 平衡阶段 介质温度21坯体含水率 2干燥速度 3坯体表面温度ABCD13干燥过程各阶段的特征： R A 升速干燥阶段温度逐渐升高至干燥介质湿球温度TA。干燥速度由室温升至最大，蒸发表面水分。 吸热：蒸发水分，提高坯体温度。 收缩：很小。A B等速干燥阶段表面温度不变，干燥速度保持衡定，内扩散速度等于外 扩散速度。吸热：全部用于蒸发水分。收缩：较大，相当于成份水分的体积B C降速干燥阶段表面温度升高至介质温度。干燥速度逐渐减小至零，与介质达到平衡。吸热:蒸发水分，提高坯体温度。收缩:基本不收缩。C D平衡阶段坯体与介质达到平衡状态，干燥过程完成。三、干燥收缩与变形收缩与变形的原因干燥 颗粒表面自由水膜变薄