陶瓷粉末成型技術(shù)的工藝與控制

時間：2016-01-05作者：濟源市較新瓷料有限公司瀏覽：60

摘要：本文闡述了陶瓷粉末在壓制成型時，實現(xiàn)坯體均質(zhì)化途徑與工藝控制，成型設(shè)備的選擇和粉料制備是關(guān)鍵。 
關(guān)鍵詞：陶瓷粉末、壓制成型、均質(zhì)化、工藝控制 
人們總是希望陶瓷制品，尤其是特種陶瓷是均質(zhì)的，能獲得良好的機、電、熱、化學(xué)或某種特殊性能要求；并能實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、質(zhì)量可控、性能一致性好的規(guī)?；?
生產(chǎn)(較新瓷料陶瓷造粒粉)。為此，首先要實現(xiàn)陶瓷坯體在成型過程中是均質(zhì)的或接近均質(zhì)的。 
采用干粉壓制、等靜壓成型是近世紀才發(fā)展起來的新型成型工藝。為了較大限度實現(xiàn)陶瓷坯體均質(zhì)化，不僅需要有**的成型設(shè)備，當然還有陶瓷粉體制備的質(zhì)量，
即每個單一粉末顆粒是均質(zhì)的，而且是可控的。 
一．實現(xiàn)坯體均質(zhì)化途徑 
由于粉末顆粒之間、粉體與模具壁之間，無論是干粉壓制或等靜壓成型，都存在內(nèi)外摩擦而導(dǎo)致坯體密度分布不均勻，尤其是干粉壓制，在壓制方向上，壓力隨高度
變化而呈指數(shù)衰減，形成一個密度梯度，確實很難達到坯體密度上下一致。其次，粉體本身顆粒，為滿足壓制成型所需的成型特性，需要添加一定量的添加劑，在每
個單一顆粒中是否均勻？也是影響坯體均質(zhì)的重要因素。 
1．壓制方式 
影響壓坯密度的因素很復(fù)雜，除粉體本身特性外，主要有坯體形狀和大小、壓制件的側(cè)正面積比、壓制壓力、模具光潔度、潤滑條件以及壓制方式和粉末在模具(較
新瓷料陶瓷造粒粉)中運動的摩擦系數(shù)起重要作用，等靜壓成型**干粉壓制，濕等靜壓**干袋式等靜壓。 
現(xiàn)在**流行的全自動干粉壓機結(jié)構(gòu)上采用強制雙向拉下壓制的曲柄連桿機構(gòu)，圖一給出典型壓制過程中上下模頭和凹模的運動軌跡，當上模頭和凹模同時向下時實
現(xiàn)反壓，能實現(xiàn)較大可能使坯體各部密度均勻。 
 
很多制品并非簡單的等厚坯件，厚薄不一致，甚至有多個臺階，圖二給出異型制品成型時模具各部件在壓機中的運動軌跡。達到各部位厚度不一樣按成型要求密度分層加料，以求成型后坯體各部位基本一致。

關(guān)于壓制成型技術(shù)，應(yīng)視工件形狀，選擇加料方式、上下模頭壓制次數(shù)、壓制線的位置、以及是否采用保護脫模---，即使是1mm厚的制品，也應(yīng)采用雙面壓制，也存在壓制線位置，即上下壓力的調(diào)整，且有利于燒成時坯體平整。有關(guān)設(shè)備使用不在這里贅述，可參閱有關(guān)設(shè)備說明書。 
2．粉體制備 
無論干粉壓制或等靜壓成型均要求粉料呈顆粒狀的(較新瓷料陶瓷造粒粉)，有較好的流動性、顆粒有一定的強度，在運輸和加料過程中
而不被破碎、有一定的顆粒級配，加料時實現(xiàn)緊密堆積、具有一定的粘結(jié)特性和潤滑特性、顆粒之間不應(yīng)相互粘結(jié)……等造粒特性。 
為了達到上述特性要求，無論采用那種造粒方式，往陶瓷原料中添加各種輔助材料是必然的，這些材料既不能影響坯料組分，又要求它們能均勻分布在每一個粉末顆
粒中，從微觀上講是均質(zhì)的。 
首先不要以為噴霧造粒就一定能得到均質(zhì)的粉體，粘結(jié)劑選擇與搭配是關(guān)鍵。我們希望粘結(jié)劑能均勻分給每個粒子，在顆粒內(nèi)形成的微觀結(jié)構(gòu)是均質(zhì)化的，事實上，
如果僅往坯料中加入單一的作為結(jié)合劑，造粒后往往顆粒表面堅硬，有凹坑，在壓制過程中往往存在大量顆粒間隙，坯體難于壓密實，這種粉末從微觀上講
就是非均質(zhì)的。 
陶瓷用粘結(jié)劑一般采用水溶性聚合物，經(jīng)驗證明往高聚合度粘結(jié)劑材料中，添加少量低分子粘結(jié)劑混合使用，有利改善粉料顆粒形狀和松裝密度。實踐證明
是具有較好特性粘合劑，但并不能獲得較理想的顆粒形狀和松裝密度，添加少量水溶性低聚合物，如淀粉類及其衍生物，有較好的效果。 
在粘合劑中添加少量的水溶性**物質(zhì)，如**樹脂、微晶石蠟、聚蠟、硬脂酸及其鹽類，可以促使粘合劑在顆粒中均化，使制備的粉體均勻，同時能提高粉料
的流動性(較新瓷料陶瓷造粒粉)，壓制時有一定的潤滑特性。 
根據(jù)陶瓷原材料不同，氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷……其顆粒極性不同，除上述添加劑外，還應(yīng)添加一定量的表面活性劑、分散劑、PH調(diào)整劑。 
陶瓷輔助添加劑，無論是水溶性聚合物，還是水溶性**物，種類繁多，不同陶瓷原材料和配方，在滿足技術(shù)特性的前提下，選擇經(jīng)濟適用的原料。水溶性聚合物有
淀粉類（淀粉、糊精、糖漿、及其衍生物）；糖類（羧淀粉CMS、羧乙基淀粉、淀粉---）；樹膠類（阿拉伯樹膠、印度樹膠---）；可溶性蛋
白質(zhì)（酪蛋白、酪蛋白酸---）；纖維素衍生物類（纖維素MC、羧纖維素CMC---）；水溶性合成聚合物類（PVA、聚甲脂
PVM以及聚酰胺、共聚物……）等等。其中淀粉類和纖維素衍生物較好，和共聚物較好。水溶性**物：**樹脂、
松香乳化劑、動植物油脂、液態(tài)烴、微晶石蠟、聚蠟、乳化蠟以及脂肪酸類的硬脂酸、硬脂酸乳化液及其鹽類化合物和衍生物等等。其中蠟類和脂肪酸類較為理
想，較好是蠟和脂肪酸以乳化液的狀態(tài)使用，以控制顆粒的微晶結(jié)構(gòu)。 
噴霧造粒工藝條件，直接影響粉體質(zhì)量。一是要防止出現(xiàn)顆粒破碎，如圖三所示；二是要不出現(xiàn)顆粒相互粘結(jié)，如圖四所示；熱風溫度不能過高，防止出現(xiàn)顆粒中心
形成空洞，如圖五所示；希望能制備成實球狀或小蘋果狀顆粒，如圖六所示。
 

	二．工藝控制技術(shù)


	任何一種陶瓷材料的特性和技術(shù)水平，不是體現(xiàn)在樣品的測試數(shù)據(jù)，而它是規(guī)?；a(chǎn)的產(chǎn)品的一致性水平。


	陶瓷制品的精度，同樣是不能用檢查剔選方式來組織生產(chǎn)，而應(yīng)是通過質(zhì)量管理，控制其分散性，或用數(shù)理統(tǒng)計方式來控制質(zhì)量。


	當然，首先要保證原材料進廠驗收，選擇滿足產(chǎn)品要求的**的成型設(shè)備，這些都是無可置疑的，較重要的是粉體制備要有可控制性，建立合理的工藝控制方法是十分必要的。


	
		控制漿料的固體含量、泥漿細度、以及輔助添加劑加入程序和數(shù)量――，是保證噴霧干燥操作穩(wěn)定的先決條件。
	
	
		干燥后的粉料，應(yīng)測定其松堆密度、壓實密度、流動時間、顆粒級配、水份含量、以及燒成收縮和體積密度等工藝參數(shù)，并控制在一定范圍里(較新瓷料陶瓷造粒粉)，才能保證成型坯件的一致性，這些都是粉體的工藝特性指標，都應(yīng)予以控制的。
	
	
		每種陶瓷粉料成型時所要求的含水量，都有自身的規(guī)律，如氧化鋁陶瓷噴霧造粒的含水量控制在0.3-0.5%較為適宜。但噴霧干燥控制微量水份是困難的，允許通過加濕機定量加入一定水份來調(diào)整粉料的含水量。
	
	
		任何一種造粒方式，均是動態(tài)過程，要保證所生產(chǎn)的粉料達到較好的一致性是困難的，不現(xiàn)實的。一般來講，可以將一段時間（如一個工作班）生產(chǎn)的粉料作為一個批次，進行均化（混合）處理，并再陳腐2-3天，讓其水分充分均衡，就可以保證了產(chǎn)品質(zhì)量相對穩(wěn)定。
	
	
		建立一個批量概念，實行從泥漿到造粒后的粉料全過程工藝控制，就一定能制造出高質(zhì)量的陶瓷制品。
	


	三．幾點看法


	
		特種陶瓷，除功能陶瓷和生產(chǎn)批量較大的企業(yè)外，大多數(shù)特陶企業(yè)沒有一個企業(yè)能規(guī)?；a(chǎn)。大量的特陶制品是一張圖樣就是一個品種，涉及到
國民經(jīng)濟各行各業(yè)，有些品種雖有較大的量，但仍不足以建立專業(yè)生產(chǎn)廠。我們不能無論大廠小廠，均從粉料制備做起。不少企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，實行生產(chǎn)全過程控制
是無法做到的，有時連原材料進廠都無法控制，但這恰恰是陶瓷生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，它必然導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，較談不上與**接軌，進入**市場。假如對大多數(shù)
小型企業(yè)，把精力放在制品成型和燒結(jié)過程，提高過程質(zhì)量，粉料由專業(yè)公司供應(yīng)，粉料質(zhì)量由專業(yè)公司保證，必將有利提高產(chǎn)品質(zhì)量，有利于產(chǎn)品出口。目前氧化
鋁陶瓷粉料已有多家公司供應(yīng)從75-99瓷料的噴霧造粒料，希望能進一步擴大到有色瓷種和滑石瓷……等。即使同一瓷種，有不同性能要求，粉體制造企業(yè)也應(yīng)
能滿足，這才能做到真正專業(yè)化生產(chǎn)。對大量特種陶瓷制品，它們對技術(shù)要求是有共性的，大多數(shù)情況下，不存在配方保密，這是不應(yīng)有阻礙專業(yè)化分工。只有真正
實行了專業(yè)分工協(xié)作，不僅能把產(chǎn)品質(zhì)量搞上去，而且有利企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。
	
	
		當前電真空用氧化鋁陶瓷管殼，已從熱壓鑄工藝向等靜壓工藝過渡，這是可喜的，但均采用濕式等靜壓，雖能保證質(zhì)量，但難于自動化，工效低，手工繁重，不利于規(guī)?；a(chǎn)。從坯體結(jié)構(gòu)講，實現(xiàn)單頭半自動干袋式等靜壓是完全有可能做到的。實現(xiàn)加料、壓制過程自動化(較新瓷料陶瓷造粒粉)，手工脫模，并在等靜壓機旁設(shè)置一臺磨削機仿形磨削成型。生產(chǎn)效率必將大幅提高。當然干式等靜壓壓力遠**濕式等靜壓，但不會對瓷套性能產(chǎn)生影響。
	
	
		特
種陶瓷在我國已具相當規(guī)模，陶瓷輔助添加劑用量已十分可觀，現(xiàn)在沒有一個陶瓷專業(yè)輔料供應(yīng)商，其實我國分散劑、水溶性粘合劑、水溶性**物、表面活性劑、
---生產(chǎn)品種都不少，但分別在其它化工行業(yè)，它們對陶瓷**少有開發(fā)，若能有一個陶瓷輔料專業(yè)供應(yīng)商，它們不需要進行每個品種的全過程生產(chǎn)，把化工企業(yè)
的相應(yīng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成陶瓷**產(chǎn)品，甚至有些品種只要進行分裝，說明在陶瓷中用途即可。能有一個類似像德國司馬公司
（ZSCHIMMER&SCHWARZ GmbH&CO）那樣化學(xué)公司。
	


濟源市較新瓷料有限公司專注于氧化鋁,氧化,造粒粉,微粉,瓷粉,ZTA等

• 詞條

  詞條說明

• 造粒粉使用注意事項

  一、使用時要將粉料過40目篩網(wǎng)。將篩網(wǎng)安裝在裝料斗口上是個好辦法。這有兩種效能。一是篩去造粒粉中可能由外部混入的雜質(zhì)；二是將粉體重新進行疏松堆集，可防止由于堆放、擠壓等引起的松裝密度變化，從而防止由此而引起的瓷件尺寸變化。 二、取用造粒粉時，打開包裝時要防止包裝物外部在運輸過程中粘上的雜質(zhì)進入粉料。取用時用鋁制瓢舀出。不可掂著袋子住外倒，防止袋上雜物落入料中。取完料，即時扎好內(nèi)袋口，防止受潮和水

• 陶瓷粉末成型技術(shù)的工藝與控制

  摘要：本文闡述了陶瓷粉末在壓制成型時，實現(xiàn)坯體均質(zhì)化途徑與工藝控制，成型設(shè)備的選擇和粉料制備是關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞：陶瓷粉末、壓制成型、均質(zhì)化、工藝控制 人們總是希望陶瓷制品，尤其是特種陶瓷是均質(zhì)的，能獲得良好的機、電、熱、化學(xué)或某種特殊性能要求；并能實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、質(zhì)量可控、性能一致性好的規(guī)?；?生產(chǎn)(較新瓷料陶瓷造粒粉)。為此，首先要實現(xiàn)陶瓷坯體在成型過程中是均質(zhì)的或接近均質(zhì)

• 技術(shù)支持

  產(chǎn)品技術(shù)： 濟源市較新瓷料有限公司氧化鋁精密陶瓷造粒粉項目獲創(chuàng)新基金的支持，2013年7月份將完成驗收。項目技術(shù)主要由公司兩項發(fā)明**支撐，項目的主要技術(shù)點為材料**細微加工。 公司粉料做成的陶瓷晶粒細小、均勻、無氣孔。 上海鹽研究所檢測96瓷成瓷密度為3.82g/cm3，彎曲強度高達461Mpa，平均441 Mpa，廣泛適用于制造油田缸套、各種軸塞、*陶瓷等高強度陶瓷部件。 用戶產(chǎn)品已成功出

• 公司業(yè)績

  榮譽獎項： 河南省科技企業(yè)、中國材料網(wǎng)理事會理事單位、濟源市技術(shù)研究中心、河南省**企業(yè)、濟源市科技創(chuàng)新**單位、*濟源高興技術(shù)產(chǎn)業(yè)**企業(yè)、合眾智業(yè)戰(zhàn)略合作單位、質(zhì)量管理體系GB/T19001-2008/ISO9001：2008標準、濟源市科學(xué)技術(shù)進步獎