第二节 特种陶瓷成形方法
陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类,特种陶瓷是以人工化合物为原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等)制成的陶瓷。它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面,成为近代尖端科学技术的重要组成部分。其成形方法如下:
一、注浆成形
根据所需陶瓷的组成进行配料计算,选择适当的方法制备陶瓷粉体进行混合、塑化、造粒等,才能应用于成形。
注浆成形适用于制造大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷产品,对料浆性能的要求:
1. 流动性好、粘度小。利于料浆充型。
2. 稳定性好。料浆能长时间保持稳定,不易沉淀和分层。
3. 含水量和含气量尽可能小等。
注浆方法有空心注浆和实心注浆,为提高注浆速度和坯体质量,可采用压力注浆、离心注浆和真空注浆等新方法。
二、热压铸成形
热压铸成形也是注浆成形的一种,但不同之处在于,它是利用坯料中混入石蜡,利用石蜡的热流特性,使用金属模具在压力下进行成形、冷凝后而获得坯体的方法。
热压铸成形的工作原理如下:
1. 先将定量石蜡熔化为蜡液与烘干的陶瓷粉混合,凝固后制成蜡板。
2. 再将蜡板置于热压铸机筒内,加热熔化成浆料,通过吸铸口压入模腔,保压、去压、
冷却成形,然后脱模取出坯体。热压铸形成的坯体在烧结之前须经排蜡处理。
该工艺适合形状复杂、精度要求高的中小型产品的生产,设备简单,操作方便,劳动强度小,生产效率高。在特种陶瓷生产中被
经常采用。但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长,对于薄壁的大而长的制品,由于不易充满模具型腔而不太适宜。
三、可塑法成形
1.挤压成形
将真空炼制的泥料放入挤制机内,通过挤制机一端对泥料施加压力,另一端按机嘴形状(即成型模具)能挤出各种形状的坯体。待坯体晾干后,切割成所需长度的制品。
挤压法污染小,易于实现自动化,可连续生产,效率高。但挤嘴结构复杂,加工精度要求高。
2. 轧模成形
将准备好的坯料伴以一定量的有机粘结剂置于两辊之间进行辊轧,然后将轧好的坯片经冲切工序制成所需的坯件。
轧辊成形时,坯料只是在厚度和前进方向上受到碾压,宽度方向受力较小,因此坯料和粘结剂会出现定向排列。干燥烧结时,横向收缩大易出现变形和开裂,坯体性能出现各向异性。另外对厚度小于0.08mm的超薄片,轧模成形是难以轧制的,质量也不易控制。
除以上三种成形方法之外,还有模压成形、等静压成形等方法,当配方、混合、成形等工序完成后,还必须进行烧结才能使材料获得预期的显微结构,赋予材料各种性能。
在特种陶瓷中,还有一类功能陶瓷,如电解质陶瓷、铁电陶瓷、敏感陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷等,已在能源开发、空间技术、电子技术、光电子技术、生物技术、环境科学等领域得到应用,陶瓷制品性能的不断提高必将促进陶瓷成形新工艺的发展。