特種陶瓷的制作工藝
發(fā)布時(shí)間：2010-06-23 瀏覽量：4443
1、成形方法與結(jié)合劑的選擇
特種陶瓷成形方法有很多種，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)制品的形狀選擇成形方法，而不同的成形方法需選用的結(jié)合劑不同。常見陶瓷成形方法、結(jié)合劑種類及用量如下所示：特種陶瓷成形方法、結(jié)合劑種類和用量
成形方法 結(jié)合劑舉例 結(jié)合劑用量（質(zhì)量％）
千壓法 聚乙烯醇縮丁醛等 1~5
澆注法 丙烯基樹脂類 1~3
擠壓法 甲基纖維素等 5~15
注射法 聚丙烯等 10~25
等靜壓法 聚羧酸銨等 0~3
結(jié)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，為滿足成形需要，通常采用多種有機(jī)材料的組合。選擇結(jié)合劑，要考慮以下因素：
l）結(jié)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（yoc）或表面自由能（yos）比結(jié)合劑的表面張力（yoc）大時(shí)，才能很好地潤(rùn)濕。
2）
好的結(jié)合劑易于被粉料充分潤(rùn)濕，且內(nèi)聚力大。當(dāng)結(jié)合劑被粉料潤(rùn)濕時(shí)，在相互分子間發(fā)生引力作用，結(jié)合劑與粉料間發(fā)生紅結(jié)合（一次結(jié)合），同時(shí)，在結(jié)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，不是好的結(jié)合劑。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：
一CONH一＞－CONH2＞一COOH＞一OH＞－NO2＞－COOC2H5＞一COOCH5＞－CHO＞＝CO＞－CH3＞＝ CH2＞－CH2
3）
結(jié)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)，使結(jié)合劑更加柔軟，便于成形。
4）為保證產(chǎn)品質(zhì)量，還需要防止從結(jié)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
原料配制中，用粉碎、混合等機(jī)械方法和結(jié)合劑、分散劑配合，達(dá)到分散，盡可能不含有凝聚粒子。結(jié)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。在成形工序中，結(jié)合劑給原料以可塑性，具有保水功能，提高成形體強(qiáng)度和施工作業(yè)性。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)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、陶瓷注射成形和成形用結(jié)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)量要求的成形技術(shù)之一，有陶瓷注射成形法（高壓）。其工藝流程如下：
成形工藝中，不能產(chǎn)生由成形材料的流動(dòng)性、金屬模型溫度等引起的溝線和由成形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)，陶瓷注射成形使用的有機(jī)材料由結(jié)合劑、助劑、可塑劑構(gòu)成，結(jié)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）、丙烯酸系樹脂等。其中PE具有優(yōu)異的成形性；EVA與其他樹脂的相溶性好，流動(dòng)性、成形性也好；APP具有與其他
樹脂相溶性好、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。成形材料的流動(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)脫脂具有結(jié)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。
陶瓷注射成形使用的有機(jī)材料應(yīng)選擇使得成形材料的流動(dòng)性和成形體的脫脂性兩個(gè)特性達(dá)到最佳化。
3、陶瓷擠壓成形和成形用結(jié)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，可用擠壓成形法來(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。成形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，作為擠壓成形后的蜂窩狀體，為了保持形狀，坯土的屈服值高者好，也就是說(shuō)，選擇結(jié)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。
原料粉末、結(jié)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)擠壓成形。一般來(lái)說(shuō)，擠壓成形使用的結(jié)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
廣泛地用于各種成形。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。
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)結(jié)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)，可得出結(jié)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)，結(jié)合劑配合量的增加有助于原料的可塑性增加。
有機(jī)材料是特種陶瓷的主要結(jié)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、制品的形狀、成形方法綜合進(jìn)行選擇。
