1、第四章第四章 工業陶瓷及其加工技術工業陶瓷及其加工技術 陶瓷 火與土凝結的藝術n一、成份和特點一、成份和特點n二、分類二、分類n三、性質三、性質n四、陶瓷在工業設計中的應用四、陶瓷在工業設計中的應用n五、陶瓷的制造五、陶瓷的制造n六、陶瓷的表面裝飾技術六、陶瓷的表面裝飾技術主要內容主要內容“陶瓷陶瓷”這一名詞源自古代希臘的“燒物燒物”，它意味著陶器是經焙燒而賦予其強度的材料，即陶瓷被定義為“經高溫熱處理工經高溫熱處理工藝所合成的非金屬無機材料藝所合成的非金屬無機材料”。目前，陶瓷為所有無機非金屬材料陶瓷為所有無機非金屬材料的簡稱。陶瓷材料也常稱為硅酸鹽材料。全面的定義為：全面的定義為：陶瓷是用

2、陶瓷是用天然或人工合成天然或人工合成的粉狀化合物，經過的粉狀化合物，經過成型成型和和高溫燒結高溫燒結制成的、由金屬元素和非金屬元素的無機化合制成的、由金屬元素和非金屬元素的無機化合物構成的物構成的多相固體材料多相固體材料，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、，包括陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、石膏、水泥、石灰、磚瓦、耐火材料等人造無機非金屬材料。石膏、水泥、石灰、磚瓦、耐火材料等人造無機非金屬材料。近20年來，陶瓷材料有巨大的發展，許多新型陶瓷的成分遠超出硅酸鹽的范疇，陶瓷的性能面臨重大的突破，陶瓷的應用已滲透到各類工業、各種工程和各個技術領域。一、成份和特點一、成份和特點 傳統意義的陶瓷主要指

3、： 陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、（硅酸鹽類材料）磚瓦等。（用粘土、石灰石、長石、石英等天然硅酸鹽類礦物制成） 現今意義上的陶瓷： 變化巨大，許多新型陶瓷已經遠遠超出了硅酸鹽的范疇，是各種無機非金屬材料無機非金屬材料的通稱。一、成份和特點一、成份和特點 陶瓷材料是由天然礦物質和人造化合物混合后，經磨細、成型、燒結等工藝制成的。 化學成分：化學成分： 金屬元素和非金屬元素構成的簡單化合物； 或復雜的多項固體混合物。 結構組織結構組織： 離子晶體（大多）或共價晶體（較少）與含量不等的玻璃相和氣孔。 一般特點：一般特點： 耐高溫、耐磨等。但受配方、成型工藝條件（影響陶瓷晶粒的大小、晶界形狀

4、、氣孔大小及分布、組織均勻性等）等的影響。二、分類二、分類 陶瓷陶瓷 普通陶瓷普通陶瓷（傳統陶瓷）（傳統陶瓷） 日用、建筑、絕緣、化工、多孔陶瓷等日用、建筑、絕緣、化工、多孔陶瓷等 特種陶瓷（特種陶瓷（現代陶瓷現代陶瓷） 按性能分類按性能分類： 高強度、高溫、耐磨、耐酸、壓電、電介質、電光和光學、高強度、高溫、耐磨、耐酸、壓電、電介質、電光和光學、半導體、磁性、生物、導電、結構、超導、快離子導體陶瓷半導體、磁性、生物、導電、結構、超導、快離子導體陶瓷等；等； 按化學組成分類按化學組成分類： 氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、復合陶瓷復合陶瓷（如氧氮（如氧氮

5、化硅鋁陶瓷等）、化硅鋁陶瓷等）、金屬陶瓷金屬陶瓷、纖維增強陶瓷、纖維增強陶瓷陶瓷新型陶瓷傳統陶瓷種類 傳統陶瓷傳統陶瓷 新型陶瓷新型陶瓷 原料原料 天然礦物原料 人工精制合成原料（氧化物和非氧化物兩大類） 成型成型 注漿、可塑成型為主 注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、流延、等靜壓成型為主 燒結燒結 溫度一般在1350以下，燃料以煤、油、氣為主 結構陶瓷常需1600左右高溫燒結，功能陶瓷需精確控制燒結溫度，燃料以電、氣、油為主 加工加工 一般不需加工 常需切割、打孔、研磨和拋光 性能性能 以外觀效果為主 以內在質量為主，常呈現耐溫、耐磨、耐腐蝕和各種敏感特性 用途用途 炊、餐具、陳設品 主要用于

6、宇航、能源、冶金、交通、電子、家電等行業 傳統陶瓷與現代陶瓷的對比傳統陶瓷與現代陶瓷的對比新型陶瓷新型陶瓷原料氧化鋁氧化鋯炭化硅氮化硅優點優點: :高強度、耐高溫、耐腐蝕或各種敏感特性；高強度、耐高溫、耐腐蝕或各種敏感特性；原料易于制備、產品附加值高、應用廣。原料易于制備、產品附加值高、應用廣。鈉長石質瓷 精陶 釉及其分類釉及其分類 釉是指附著于陶瓷坯體表面的連續玻璃質層。 它具有與玻璃相似的某些物理與化學性質，但二者并不完全相同。 釉在溶化時必須很粘稠而不流動， 才能保證在燒成時保持它原有的表面而不會流走，且能在直立的表面上不致下墜。 某些藝術釉例外，如流動釉等，它們在燒成時反倒應該具有較大

7、流動性。 陶瓷施釉的目的在于改善坯體的表面性能，提高力學強度。 陶瓷的釉料應有下列性質： （1）釉料必須在坯體燒結溫度下成熟； （2）釉料的組成要選擇適當； （3）釉料在高溫溶化后，要具有適當的粘度和表面張力； （4）釉層質地堅硬，不易磕破或磨損。 釉及其分類釉及其分類釉的分類三、陶瓷的性質三、陶瓷的性質 用途不同,其性能的突出要求不一樣。 例如： 日用陶瓷強調白度與強度； 電瓷要求提高絕緣性； 機電工程結構材料用陶瓷,強調綜合性能（機械強度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦及硬度）； 功能陶瓷在電、磁、光、聲、熱、力等方面應有特殊功能； 化工陶瓷應有高耐腐蝕性,耐腐蝕、機械強度、抗沖擊強度和耐溫度驟變

8、。（1）光學性質）光學性質白度 白度指陶瓷材料對白光的反射能力。透光度 透光度是指瓷器允許可見透光的程度。常用透過瓷片的光強度與入射在瓷片上的光強度之比來表示。可透光程度與厚度、配料、燒制及顯微結構有關。光澤度 光澤度指陶瓷器表面對可見光的反射能力。光澤度決定于瓷器表面的平坦與光滑程度（光潔度）。 （2）力學性質）力學性質陶瓷材料最突出的缺點是脆弱，在外力的作用下不發生顯著的塑性變形即產生破壞抗壓強度很高，但是稍受外力沖擊便發生脆裂，這使陶瓷材料的應用受到局限；陶瓷材料的硬度很高，有些陶瓷具有超硬的特點，用作刀具材料 。新型工業陶瓷有所改善。 （3）獨特的物理化學性能）獨特的物理化學性能 陶瓷

9、材料耐高溫，是電和熱的不良導體，能承受外界溫度急劇變化而不損壞。 具有良好的耐酸能力，能耐有機酸和無機酸及鹽的侵蝕，但是抵抗堿的侵能力較弱。 （4）氣孔率與吸水率）氣孔率與吸水率 氣孔率是指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品體積的百分比。 氣孔率的高低和密度的大小是鑒別和區分各種陶瓷的重要標志。 吸水率則反應陶瓷制品燒結后的致密程度，隨著陶瓷制品的用途不同而異。四、陶瓷制品四、陶瓷制品 1日用器皿和瓷器 一般具有良好的光澤度、透明度,熱穩定性和機械強度較高。 日用陶瓷通常分四大類（根據瓷質）： 長石質瓷：是國內外常用的日用瓷,也可作一般工業瓷制品； 絹云母質瓷：是我國的傳統日用瓷； 骨質瓷：近些年來

10、得到廣泛應用,主要作高級日用瓷制品； 滑石質瓷：我國發展的綜合性能較好的新型高質日用瓷 高石英質日用瓷（最近幾年我國研制成功）：石英質量分數在40%以上,具有瓷質細膩、色調柔和、透光度好、機械強度和熱穩定性好等優點。四、陶瓷制品四、陶瓷制品n2普通工業用瓷n有石器和精陶，炻器是介于陶器和瓷器之間的一種陶瓷（如有石器和精陶，炻器是介于陶器和瓷器之間的一種陶瓷（如水缸、沙鍋）。水缸、沙鍋）。n工業陶瓷按用途可分：工業陶瓷按用途可分：n建筑衛生瓷：建筑衛生瓷：用于裝鉗板、衛生間裝置及器具等用于裝鉗板、衛生間裝置及器具等,通常尺寸通常尺寸較大較大,要求強度和熱穩定性好；n電工瓷：電工瓷：主要指電器絕緣

11、用瓷主要指電器絕緣用瓷,也叫高壓陶瓷也叫高壓陶瓷,要求機械性要求機械性能高、介電性能和穩定性好。能高、介電性能和穩定性好。n化學、化工瓷：化學、化工瓷：用于化工制藥、食品等工業及實驗室中的用于化工制藥、食品等工業及實驗室中的管道設備、耐蝕容器及實驗器皿等管道設備、耐蝕容器及實驗器皿等,通常要求通常要求耐介質腐蝕的的能力要強。能力要強。四、陶瓷在工業設計中的應用四、陶瓷在工業設計中的應用 3特種陶瓷特種陶瓷（現代瓷、精細陶瓷或高性能陶瓷） 在工業上主要是高溫陶瓷，應用廣，且很重要。 高溫陶瓷主要包括擴： （1）氧化物陶瓷 （2）硼化物陶瓷 （3）氮化物陶瓷 （4）碳化物陶瓷。3特種陶瓷特種陶瓷（

12、1）氧化物陶瓷：）氧化物陶瓷：常用的純氧化物陶瓷有：AL2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、Th02和U02等特點：特點：熔點大多在2000以上,燒成溫度在1800左右；燒成溫度時,氧化物顆粒發生快速燒結,形成大塊陶瓷晶體(是單相多晶體結構)，有時有少量氣體產生；強度隨溫度的升高而降低，但在1000以下一直保持較高的強度隨溫度變化不大。是高耐火度結構材料，在任何高溫下都不會氧化。（1）氧化物氧化物陶瓷陶瓷氧化鋁氧化鋁(剛玉剛玉)陶瓷：陶瓷：根據含雜質的多少(在自然界中存在含少量Cr、Fe和Ti的純氧化鋁)。氧化鋁可呈紅色(如紅寶石)或藍色(如藍寶石)。熔點2050；抗氧化性好；微晶剛玉的

13、硬度極高(僅次于金剛石),并且其紅硬性達1200。廣泛用作：耐火材料（剛玉耐火磚、高壓器皿、電爐爐管、熱電偶套管等）。還可做人骨、牙等。要求高的各類工具（切削淬火鋼刀具、金屬拔絲模等）使用性能皆高于其他工具材料。單晶體的純氧化鋁可作藍寶石激光器；氧化鋁管坯可用于納蒸氣照明燈泡。（1）氧化物氧化物陶瓷陶瓷 氧化鈹陶瓷：陶瓷： 最大特點：導熱性極好,所以熱穩定性很高。 強度性能雖不高,但抗熱沖擊性較高； 消散高能輻射的能力強、熱中子阻尼系數大等。 常用于制造坩堝, 還可作真空陶瓷和原子反應堆陶瓷等。 還可制造氣體激光管、晶體管散熱片以及集成電路的基片和外殼。 氧化鋯陶瓷：陶瓷： 熔點在2700以上

14、,能耐2300的高溫,推薦使用溫度 為2000。 能抗熔融金屬的侵蝕,所以多用作鉑、鍺等金屬冶煉的坩堝和1800以上的發熱體及爐子、反應堆絕熱材料等。 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料：氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷材料： 強度達120OMPa、斷裂韌性為15.OMPam1/2(比原氧化鋁提高近3倍。) 可替代金屬制造模具(拉絲模、泵葉輪等)；還可制造汽車零件（凸輪、推桿、連桿等）。工件表面不生銹不導電。還可做人工骨、關節等。（1）氧化物氧化物陶瓷陶瓷（2）碳化物碳化物陶瓷陶瓷 包括：包括：碳化硅、碳化硼、碳化鈰、碳化鉬、碳化鈮、碳化鈦、碳化鎢、碳化鉭、炭化釩、碳化鋯等。 特點特點：熔點很高、硬度很大（近于金剛

15、石）、耐磨性很好。導熱率很高，但耐高溫氧化能力差（約9001000）。 性脆性脆 主要應用于：主要應用于：制造加熱元件（電爐內壁）、砂輪及磨料等。（3）硼化物硼化物陶瓷陶瓷 常見的有：常見的有：硼化鉻、硼化鉬、硼化鈦、硼化鎢和硼化鋯。 特點：特點： 高硬度，耐化學侵蝕，熔點范圍18002500有較強的抗高溫氧化能力，使用溫度達1400。 主要應用于：主要應用于： 高溫軸承、內燃機噴嘴、耐高溫器件及電器觸點。（4）氮化物氮化物陶瓷陶瓷 最常用的是：最常用的是： 氮化硅（Si3N4）(穩定的共價鍵晶體，鍵能高) 氮化硼(BN)。 特點：特點： 硬度高、摩擦系數小有自潤滑作用。在1200以下具有較高

16、的機械性能和化學穩定性能、熱膨脹系數小、抗沖擊。可做高溫下的結構材料。 主要應用：主要應用：高溫軸承、轉子葉片、刀具等。 氮化硼（氮化硼（BN） 具有石墨類型的六方晶體結構，又稱白色石墨。 特點：硬度較低，可切削加工成型。硬度較低，可切削加工成型。導熱和抗熱性能高， 在高壓和1360,六方氮化硼會轉化為立方氮化硼-BN, 密度為3045*103kg/m3,硬度提高到接近金石的硬度，可作金剛石的代用品。用于刃磨切刀具、高溫模具和磨料。 耐熱性好，有自潤滑作用有自潤滑作用，耐高溫下的腐蝕、絕緣性好。 主要應用：高溫耐磨材料和電絕緣材料。4發光陶瓷發光陶瓷材料材料 是具有稀土離子激活特殊晶體結構的新

17、型材料。它是到目前為止最好的一種蓄光、發光材料。 特點：特點： 亮效率高、吸收和發射范圍寬、熒光壽命長等優異光學性； 該材料經吸收各種可見光后，在暗處余輝發光時間可持續十幾個小時以上。其發光強度和持續時間是硫化鋅型熒光粉十數倍以上。其吸光、發光可無限次重復； 化學性能穩定，使用溫度范圍大；有良好的機械和熱學性能。 無毒、無害、無放射性元素，無環境污染。 應用方面：應用方面： 發射熒光的陶瓷著色劑發射熒光的陶瓷著色劑：發光陶瓷材料可以制成細粉，做為廣泛用于各種涂料（油漆）和低溫下生產與使用的其他各種材料中（塑料、橡膠、油墨、膠片、各種紙、搪瓷釉、陶瓷釉等）。 建筑裝飾建筑裝飾：可使建筑物的墻壁、

18、門窗、廳柱、地面，在照明低的環境中現出怡人的光輝和圖案； 用于工藝美術用于工藝美術：可制成在暗處放出美麗光彩的各種藝術品。 交通運輸交通運輸：車輛夜間需顯示的部位、標牌、道路、各類建筑物（障礙物）、飛機輪胎在無照明情況下需顯示各種標志。 日常生活用品日常生活用品：鐘表盤、手表盤、各種電源開關，電話按鍵，文具玩具，服裝裝飾、飾品等。陶瓷刀 陶瓷刀(Ceramic knife) ,一種新型廚具，不容易磨損變鈍。優點： 衛生抗菌：陶瓷晶粒細小，致密度高，可減少細菌孳生機會，不與食物中的酸堿物質反應，讓食物口味完整保留。 抗金屬過敏：陶瓷材質目前廣泛應用于牙材、人工關節之應用，它與肌膚接觸不會對人體造

19、成金屬過敏現象 易清潔：使用完后可用水直接沖洗，易于清潔。 材質特殊：陶瓷刀刃由一種先進陶瓷材料所制，抗腐蝕，永不生銹。 抗摔：采用陶瓷粉料經過超高溫燒結制成，質地比普通陶瓷緊密得多，相應可以耐受大得多的壓力。缺點：一旦刀刃變鈍，只能用特殊的金剛石磨盤來磨刀刃，價格昂貴。在傳統柴油機或燃氣輪機用的金屬零件中，鋁合金的耐溫極限為350，鋼和鑄鐵的為450，最好的超級耐熱合金的也不能超過1093，限制了發動機的工作溫度(熱效率)。汽缸工作溫度低不僅會由于燃料不能充分燃燒而造成能源浪費，而且使車船飛機的速度受到了很大限制。優點：耐高溫陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發動機，其工作溫度可達130

20、0-1500。陶瓷發動機的熱效率高，可節省30%的熱能，而且工作功率比鋼質發動機提高45%以上。陶瓷發動機無需水冷系統，其密度也只有鋼的一半左右，這對減小發動機自身重量也有重要意義。n陶瓷的生產過程陶瓷的生產過程 將配制好的符合要求的坯料用不同的成型方法，制造出具有一定形狀的坯體，坯體經干燥、施釉、燒結等工序，最后得到陶瓷制品。 成型過程成型過程原料處理坯料的制備坯體成型坯體成型方法坯體成型方法 澆注成型 壓制成型 熱壓注成型 五、陶瓷的制造五、陶瓷的制造成型基礎成型基礎（一）坯料的成型性能（一）坯料的成型性能 坯料對坯體成型工藝的適應性稱坯料的成型性能。坯料分類： 可塑泥團 泥漿 粉料（二）

21、調整坯料成型性能的添加劑（二）調整坯料成型性能的添加劑 添加劑種類及其作用： 1. 解凝膠解凝膠（又稱解膠劑，稀釋劑） 主要用于注漿成型。 應用應用 粘土質泥漿無機電解質、有機酸鹽類or聚合物電解質瘠性料漿有機酸鹽類or聚合物電解質 目的目的 改善泥漿的流動性。成型基礎成型基礎3潤滑劑潤滑劑 用于壓制成型 目的目的 提高粉料的濕潤性，減少粉料顆粒之間及粉料與模具之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度。2結合劑結合劑 用于可塑成型用于可塑成型 目的目的 提高可塑泥團的塑性，增強生坯的強度 種類種類 有機物及其溶液、無機物質成型基礎成型基礎新型陶瓷新型陶瓷生產過程生產過程配料坯料制備成型燒結后續加工(1

22、)(1)配料配料 制作陶瓷制品，首先要按瓷料的組成，將所需各種原 料進行稱量配料，它是陶瓷工藝中最基本的一環。稱料務必精確，因為配料中某些組分加入量的微小誤差也會影響到陶瓷材料的結構和性能。 (2)(2)坯料制備坯料制備 配料后應根據不同的成形方法，混合制備成不同形式的坯料。 如用于注漿成形的水懸浮液；用于熱壓注成形的熱塑性料漿；用于擠壓、注射、軋膜和流延成形的含有機塑化劑的塑性料；用于干壓或等靜壓成形的造粒粉料。 混合一般采用球磨或攪拌等機械混合法。 新型陶瓷新型陶瓷生產過程生產過程(3)(3)成形成形 是將坯料制成具有一定形狀和規格的坯體。成形技術與方法對陶瓷制品的性能具有重要意義，由于陶

23、瓷制品品種繁多，性能要求、形狀規格、大小厚薄不一，產量不同，所用坯料性能各異，因此采用的成形方法各種各樣，應經綜合分析后確定。 新型陶瓷新型陶瓷生產過程生產過程(4)(4)燒結燒結 是對成形坯體進行低于熔點的高溫加熱，使其粉體間產生顆粒粘結，經過物質遷移導致致密化和高強度的過程。只有經過燒結，成形坯體才能成為堅硬的具有某種顯微結構的陶瓷制品（多晶燒結體），燒結對陶瓷制品的顯微組織結構及性能有著直接的影響。 (5)(5)后續加工后續加工 陶瓷經成形、燒結后，還可根據需要進行后續精密加工，使之符合表面粗糙度、形狀、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨與拋光、超聲波加工、激光加工甚至切削加工等。切削加工

24、是采用金剛石刀具在超高精度機床上進行的，目前在陶瓷加工中僅有少量應用。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法一、澆注成型一、澆注成型 澆注成型：陶瓷原料粉體懸浮于水中制成料漿，然后注入模型內成型，坯體的形成主要有注漿成型（由模型吸水成坯）、凝膠注模成型（由凝膠原位固化）等方式。 （一）（一） 注漿成型注漿成型 注漿成型是將陶瓷懸浮料漿注入多孔質模型內，借助模型的吸水能力將料漿中的水吸出，從而在模型內形成坯體。其工藝過程包括懸浮料漿制備、模型制備、料漿澆注、脫模取件、干燥等階段。 空心注漿法示意圖 空心注漿法示意圖續 這是一種最古老也最廣泛使用的成型方法 將配料加水或塑化劑制成塑性泥料，后用手工或機

25、加工方法成型。在外力作用下，使坯料產生塑性變形，從而制成生坯。 按其操作方法不同，可塑成型可分為雕塑、印坯、拉坯、旋壓和滾壓等種類，目前使用最廣泛的是旋壓和滾壓兩種。 可塑成型可塑成型傳統陶瓷成型方法傳統陶瓷成型方法可塑成型可塑成型傳統陶瓷成型方法傳統陶瓷成型方法旋壓滾壓可塑成型可塑成型傳統陶瓷成型方法傳統陶瓷成型方法其中，石膏模型和坯料旋轉1 1懸浮料漿的制備懸浮料漿的制備 這是注漿成型工藝的關鍵工序，注漿成形料漿是陶瓷原料粉體和水組成的懸浮液。 為保證料漿的充型及成型性，利于得到形狀完整、表面平滑光潔的坯體，減少成型時間和干燥收縮，減小坯體變形與開裂等缺陷，要求料漿具有良好的流動性、足夠小

26、的粘度（1Pas）、盡可能少的含水量、弱的觸變性（靜止時粘度變化?。⒘己玫姆€定性（懸浮性）及良好的滲透（水）性等性能。 矛盾：新型陶瓷的原料粉體多為脊性料。必須采取一定措施，才能使料漿具有良好的流動性與懸浮性，單靠調節料漿水分是不可能的。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法注漿成型工藝 料漿懸浮的方法料漿懸浮的方法： （1）控制料漿的pH值，如Al2O3料漿在pH值為3或12時，可獲得較佳的流動性與懸浮能力； （2）加入適當的有機聚合電解質作分散劑，可降低料漿含水量，提高料漿的流動性與懸浮性能。目前生產上采用加入0.3%0.6%陶瓷粉體的質量分數的阿拉伯樹膠、羧甲基纖維素、聚丙烯酸銨鹽、聚甲基

27、丙烯酸銨鹽等調制料漿，再配合pH值控制，可降低料漿含水量（料漿中水的質量分數可低達20%25%，甚至更低），且具有良好的流動性。 料漿通常采用濕法球磨或攪拌調制。最常用的注漿成形模型是石膏模，近年來也有用多孔塑料模的。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法注漿成型工藝新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法2注漿方法 有實心注漿和空心注漿兩種基本方法。另外，為了強化注漿過程，鑄造生產的壓力鑄造、真空鑄造、離心鑄造等工藝方法也被用于注漿成形，并形成了壓力注漿、真空注漿與離心注漿等強化注漿方法。 （1）實心注漿 料漿注入模型后，料漿中的水分同時被模型的兩個工作面吸收，注件在兩模之間形成，沒有多余料漿排出。注漿

28、成型工藝新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法a)實心注漿 b)空心注漿 c)離心注漿 （2）空心注漿 料漿注入模型后，由模型單面吸漿，當注件達到要求的厚度時，排出多余料漿而形成空心注件。坯體外形由模型工作面決定，坯體的厚度則取決于料漿在模型中的停留時間。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法（3）強化注漿 在注漿過程中，人為地對料漿施加外力在注漿過程中，人為地對料漿施加外力，以加速注漿過程進行，提高吸漿速度，使坯體致密度與強度得到提高。強化注漿法有真空注漿、離心注漿和壓力注漿等。 適用范圍：適用范圍：注漿成型注漿成型適于適于制造大型厚胎、薄壁、制造大型厚胎、薄壁、形狀復形狀復雜不規則雜不規則的制品。的

29、制品。 優點：優點：成型工藝簡單，成型工藝簡單， 缺點：缺點：勞動強度大，不易實現自動化，且坯體燒結后的勞動強度大，不易實現自動化，且坯體燒結后的密度較小，強度較差，收縮、變形較大，所得制品的外密度較小，強度較差，收縮、變形較大，所得制品的外觀尺寸精度較低，因此性能要求較高的陶瓷一般不采用觀尺寸精度較低，因此性能要求較高的陶瓷一般不采用此法生產。此法生產。 注漿成型工藝新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法（二）（二） 凝膠注模成型凝膠注模成型 凝膠注模成型：首先將陶瓷細粉加入含分散劑、有機高分子化學單體（如丙烯酰胺與雙甲基丙烯酰胺）的水溶液中，調制成低粘度、高固相（陶瓷原料粉的體積分數通常達50%

30、以上）含量的濃懸浮料漿;再將聚合固化引發劑（如過硫酸銨）加入料漿混合均勻，在料漿固化前將其注入無吸水性的模型內;在所加引發劑的作用下，料漿中的有機單體交聯聚合成三維網狀結構，使濃懸浮料漿在模型內原位固化成形。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法二、壓制成型二、壓制成型 壓制成型是將經過造粒的粒狀陶瓷粉料，裝入模具內直接受壓力而成型的方法。（一）（一） 造粒造粒 造粒即制備壓制成型所用的坯料，它是在陶瓷原料細粉中加入一定量的塑化劑（如4%6%的濃度為5%的聚乙烯醇水溶液，作用是使本無塑性的坯料具有可塑性），制成粒度較粗（約20目左右）、含一定水分、具有良好流動性的團粒，以利于陶瓷坯料的壓制成型。

31、對于新型陶瓷用對于新型陶瓷用粉料的粒度，應是愈細愈好粉料的粒度，應是愈細愈好，但，但太細對成形性能不利。造粒質量好壞直接影響成形坯太細對成形性能不利。造粒質量好壞直接影響成形坯體及燒結體的質量，所以體及燒結體的質量，所以造粒是壓制成形工藝的關鍵造粒是壓制成形工藝的關鍵工序工序。 在各種造粒方法中，以在各種造粒方法中，以噴霧干燥法造粒噴霧干燥法造粒的質量最的質量最好，且適用于現代化大規模生產，目前已廣為采用。好，且適用于現代化大規模生產，目前已廣為采用。 噴霧干燥造粒法：將混合有適量塑化劑的陶瓷原料粉噴霧干燥造粒法：將混合有適量塑化劑的陶瓷原料粉體預先調制成漿料體預先調制成漿料( (方法同注漿成

32、形漿料的調制方法同注漿成形漿料的調制) )，再，再用噴霧器用噴霧器噴入造粒塔進行霧化和熱風干燥噴入造粒塔進行霧化和熱風干燥，出來的粒，出來的粒子即為子即為流動性較好的球狀團粒。流動性較好的球狀團粒。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法（二）（二） 壓制方法壓制方法 壓制方法主要有干壓成形、等靜壓成形和熱壓燒結成形等。 1 1干壓成形干壓成形 將造粒制備的團粒(水的質量分數6%)，松散裝入模具內，在壓機柱塞施加的外壓力作用下，團粒產生移動、變形、粉碎而逐漸靠攏，所含氣體同時被擠壓排出，形成較致密的具有一定形狀、尺寸的壓坯，然后卸模脫出坯體。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 圖 干壓成形的密度梯度

33、a)單向加壓 b)雙向加壓新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 單向加壓單向加壓時，壓力的不均勻分布更明顯，而且坯體高度與直徑之比愈大，壓力分布愈不均勻。 雙向加壓雙向加壓方式是上下壓頭（柱塞）從兩個方向向模套內加壓，壓力分布的不均勻程度減輕，故壓坯密度相對較均勻。 為保證坯體質量，干壓成形時為保證坯體質量，干壓成形時需根據坯體形狀、大小、壁厚需根據坯體形狀、大小、壁厚及粉料流動性、含水量等情況，及粉料流動性、含水量等情況，控制好成形壓力（一般為控制好成形壓力（一般為4040100MPa100MPa）、加壓速度與保壓時）、加壓速度與保壓時間等工藝參數間等工藝參數。 優點： 操作方便，操作方便，生產

34、周期短，效率高，易于實現自動生產周期短，效率高，易于實現自動化生產，適宜大批量生產形狀簡單化生產，適宜大批量生產形狀簡單（圓截面形、薄片（圓截面形、薄片狀等）、狀等）、尺寸較小尺寸較小（高度為（高度為0.30.360mm60mm、直徑、直徑5 550mm50mm）的制品；的制品； 由于坯體含水或其它有機物較少，因此由于坯體含水或其它有機物較少，因此坯體致密坯體致密度較高，尺寸較精確，燒結收縮小，瓷件力學強度高度較高，尺寸較精確，燒結收縮小，瓷件力學強度高。 缺點： 干壓成形坯體干壓成形坯體具有明顯的各向異性，也不適于尺具有明顯的各向異性，也不適于尺寸大、形狀復雜制品的生產寸大、形狀復雜制品的生

35、產； 所需的設備、模具費用較高。所需的設備、模具費用較高。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 2. 2.等靜壓等靜壓成型成型 是是利用液體或氣體介質均勻傳遞壓力利用液體或氣體介質均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷的性能，把陶瓷粒狀粉料粒狀粉料置于有彈性的軟模中置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質，使其受到液體或氣體介質傳遞的均衡壓力而被壓實成形的一種新型壓制成形方法。傳遞的均衡壓力而被壓實成形的一種新型壓制成形方法。 特點：坯體密度高且均勻坯體密度高且均勻，燒結收縮小，不易變形燒結收縮小，不易變形，制，制品強度高、質量好，品強度高、質量好，適于形狀復雜、較大且細長

36、制品的制適于形狀復雜、較大且細長制品的制造。但等靜壓成形設備成本高。造。但等靜壓成形設備成本高。 分類：冷等靜壓成形與熱等靜壓成形兩種。分類：冷等靜壓成形與熱等靜壓成形兩種。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法(1)(1)冷等靜壓成型冷等靜壓成型 在室溫下，采用高壓液體傳遞壓力的等靜壓成形，根據使用模具不同又分為濕式等靜壓成形和干式等靜壓成形兩種。 冷等靜壓成形 a)濕式 b)干式模具兩頭并不施壓，適宜成模具兩頭并不施壓，適宜成型長型、薄壁、管狀制品型長型、薄壁、管狀制品效率不高，成型多品效率不高，成型多品種、形狀復雜、產量種、形狀復雜、產量小和大型制品。小和大型制品。 (2) (2)熱等靜壓熱

37、等靜壓成形型成形型 在高溫下，采用惰性氣體代替液體作壓力在高溫下，采用惰性氣體代替液體作壓力傳遞介質傳遞介質的等靜壓成形，是在冷等靜壓成形與的等靜壓成形，是在冷等靜壓成形與熱壓燒結的工藝基礎上發展起來的，熱壓燒結的工藝基礎上發展起來的，又稱熱等又稱熱等靜壓燒結靜壓燒結。它。它用金屬箔代替橡膠膜用金屬箔代替橡膠膜，用惰性氣，用惰性氣體向密封容器內的粉末同時施加各向均勻的高體向密封容器內的粉末同時施加各向均勻的高壓高溫，使成型與燒結同時完成。壓高溫，使成型與燒結同時完成。 與熱壓燒結相比，該法燒結制品致密均勻，與熱壓燒結相比，該法燒結制品致密均勻，但所用設備復雜，生產效率低、成本高但所用設備復雜，

38、生產效率低、成本高。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 3. 3.熱壓燒結熱壓燒結 是將干燥粉料充填入是將干燥粉料充填入石墨或氧化石墨或氧化鋁模型內，鋁模型內，再再從單軸方向邊加壓、邊從單軸方向邊加壓、邊加熱，使成形與燒結同時完成加熱，使成形與燒結同時完成。 由于由于加熱加壓同時進行加熱加壓同時進行，陶瓷粉，陶瓷粉料處于熱塑性狀態，有利于粉末顆粒料處于熱塑性狀態，有利于粉末顆粒的接觸、流動等過程的進行，因而可的接觸、流動等過程的進行，因而可減小成形壓力，降低燒結溫度，縮短減小成形壓力，降低燒結溫度，縮短燒結時間，燒結時間，容易得到晶粒細小、致密容易得到晶粒細小、

39、致密度高、性能良好的制品度高、性能良好的制品。 制品形狀簡單，且生產效率低。制品形狀簡單，且生產效率低。 熱壓(成型)燒結示意圖 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法三、熱壓注成型三、熱壓注成型 熱壓注成型：利用蠟類材料熱熔冷固的特點熱壓注成型：利用蠟類材料熱熔冷固的特點，將，將配料混合后的配料混合后的陶瓷細粉與熔化的蠟料粘合劑陶瓷細粉與熔化的蠟料粘合劑加熱加熱攪拌成攪拌成具有流動性與熱塑性的蠟漿具有流動性與熱塑性的蠟漿，在熱壓注機，在熱壓注機中用壓縮空氣中用壓縮空氣將熱熔蠟漿注滿金屬?？涨粚崛巯灊{注滿金屬?？涨唬灊{，蠟漿在模腔內冷凝形成坯體，再行脫模取件。在模腔內冷凝形成坯體，再行脫模取件。

40、 蠟漿的制備是熱壓注成型工藝中最重要的一蠟漿的制備是熱壓注成型工藝中最重要的一環，其制備過程下。環，其制備過程下。 原料：拌蠟前的陶瓷細粉應充分干燥并加熱至原料：拌蠟前的陶瓷細粉應充分干燥并加熱至60608080。石石蠟作為增塑劑，具有良好的熱流動性、潤滑性和冷凝性蠟作為增塑劑，具有良好的熱流動性、潤滑性和冷凝性，其，其加入量通常為陶瓷粉料用量的加入量通常為陶瓷粉料用量的12%12%16%16%。 加入表面活性物質（如油酸、硬脂酸、蜂臘等）的目的加入表面活性物質（如油酸、硬脂酸、蜂臘等）的目的是使陶瓷細粉與石蠟更好結合，減少石蠟用量，改善蠟漿成是使陶瓷細粉與石蠟更好結合，減少石蠟用量，改善蠟漿

41、成形性能與提高臘坯強度。形性能與提高臘坯強度。 工藝：熱壓注成型時，蠟漿溫度一般為工藝：熱壓注成型時，蠟漿溫度一般為65657575、模具溫度、模具溫度為為15152525、注漿壓力為、注漿壓力為0.30.30.5MPa0.5MPa及壓力持續時間通常及壓力持續時間通常為為0.10.10.2s0.2s。 熱壓注成形的臘坯在燒結之前，要先埋入疏松、惰性的熱壓注成形的臘坯在燒結之前，要先埋入疏松、惰性的吸附劑（一般采用煅燒吸附劑（一般采用煅燒AlAl2 2O O3 3粉料）中加熱（一般為粉料）中加熱（一般為90090011001100）進行排蠟處理，以獲得具有一定強度的不含蠟的坯）進行排蠟處理，以獲

42、得具有一定強度的不含蠟的坯體。體。新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 優點：優點：批量生產外形復雜、表面質量好、尺寸批量生產外形復雜、表面質量好、尺寸精度高的中小型制品精度高的中小型制品；設備較簡單，操作方便，；設備較簡單，操作方便，模具磨損小，生產效率高。模具磨損小，生產效率高。 缺點：缺點：但坯體密度較低，燒結收縮較大，易變但坯體密度較低，燒結收縮較大，易變形，不宜制造壁薄、大而長的制品，且工序較形，不宜制造壁薄、大而長的制品，且工序較繁，耗能大，生產周期長。繁，耗能大，生產周期長。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法四、四、 其它成形方法其它成形方法 （一）（一） 擠壓成形擠壓成形 擠壓成型

43、是將經真空擠壓成型是將經真空煉制的煉制的可塑泥料可塑泥料置于擠制置于擠制機（機（擠坯機擠坯機）內，通過擠）內，通過擠制機模具的機嘴與機芯，制機模具的機嘴與機芯，便可由其形成的擠出口擠便可由其形成的擠出口擠壓出各種形狀、尺寸的坯壓出各種形狀、尺寸的坯體。體。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法 圖圖 擠壓成形模具組合圖擠壓成形模具組合圖 優點：優點： 擠壓成型擠壓成型適于擠制長尺寸細棒、壁薄管、適于擠制長尺寸細棒、壁薄管、薄片制品，其管棒直徑約薄片制品，其管棒直徑約1 130mm30mm，管壁與，管壁與薄片厚度可小至薄片厚度可小至0.2mm0.2mm； 可連續批量生產，生產效率高；可連續批量生產，

44、生產效率高； 坯體表面光滑、規整度好。坯體表面光滑、規整度好。缺點：缺點： 模具制作成本高，且由于溶劑和粘結劑較多，模具制作成本高，且由于溶劑和粘結劑較多，導致燒結收縮大，制品性能受影響導致燒結收縮大，制品性能受影響。 新型陶瓷新型陶瓷成型方法成型方法（二）（二） 注射成型注射成型 注射成型是將陶瓷粉和有機粘結劑混合后，加熱注射成型是將陶瓷粉和有機粘結劑混合后，加熱混練并制成粒狀粉料，混練并制成粒狀粉料，經注射成型機，經注射成型機，在在130130300300溫度下溫度下注射到金屬模腔內注射到金屬模腔內，冷卻后粘結劑固化成型，冷卻后粘結劑固化成型，脫模取出坯體脫模取出坯體。 優點：優點：注射成形適于形狀復雜、壁薄（注