工业陶瓷及其加工技术
1、原料配置:陶瓷最基本原料是石英、长石、黏土三大类和其它一些化工原料。
2、坯料成型:将制备好的坯料,用各种工艺方法制成需要的形状和尺寸的坯件 (生坯)的过程。陶瓷制品种类繁多,制品的形状、大小、烧成温度不一,所 以所用成型方法多种多样。从工艺角度而论,可根据坯料的性能和含水量的不 同,将工业陶瓷成型方法分为三类:可塑法成型、注浆法成型、干压法成型。
成型工艺应满足下述要求:1)坯料符合制品要求的形状和尺寸(考虑收 缩);2)坯件应有相当的机械强度,以便后续工作;3)坯件应结构均匀,具 有一定的致密度;4)成型过程应便于组织生产。
3、坯体干燥:目的提高坯件强度,以免在搬运和再加工过程中受损和变形,同 时可提高坯件吸附釉彩的能力。干燥方法有自然空气干燥、热空气干燥、辐射 线干燥、微波干燥等。
注浆法:是陶瓷成型中的基本方法。它是将原料配制成浆料注入石膏模具 中成型,常用于制造形状复杂、精度要求不高的日用陶瓷和建筑陶瓷。石 膏模具为多孔且吸水强,能吸收陶瓷浆料的水分,继而使得陶瓷干燥成型。 它分为空心注浆和实心注浆两种。
压制法:将含有一定水分和添加剂的粉料在金属模具中用较高的压力压制 成型。其方法效率高、易于自动化、制品烧成收缩率小,不易变形,适合 形状简单的坯件,如园片、方片等,对模具的质量要求高。
4、窑炉烧结:它是坯件瓷化的工艺过程,也是陶瓷制品工艺最重要的一道工序。 经成型、干燥和施釉后的半成品,必须经高温焙烧,才能获得满足使用要求的 最终产品。陶瓷制品烧结后即硬化定型,具有很高的硬度,一般不易加工,对 某些尺寸精度要求较高的制件,烧结后可进行研磨、电加工、激光等加工。
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陶瓷的其它性质
导电性:陶瓷的导电性变化范围很广。大多数陶瓷为绝缘体,但不少陶 瓷即是离子导体,又是一定的电子导体,许多氧化物如ZnO、 NiO 等实 际上是半导体,所以陶瓷也是重要的半导体材料。目前已出现具有各种 电性能的陶瓷,如压电陶瓷、磁性陶瓷、透明铁电陶瓷等。
(2)按化学组成分:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳 化物陶瓷、复合瓷、金属陶瓷、纤维增强陶瓷等。
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陶瓷材料的性质
力学性质
1.刚度(由弹性模量衡量,其刚度是各类造型材料中最高的) 2.强度(是抵抗外加负荷的能力,是材料重要的力学性能,其 抗拉强度低、抗弯和抗压强度较高) 3.韧性(韧性极低,是典型的脆性材料。陶瓷的表面和内部由 于各种原因,如表面划伤、化学侵蚀、热胀冷缩不均等,很容易 产生裂纹) 4.硬度(材料表面的局部抗压强度。陶瓷在各类材料中硬度最 高,其硬度随温度升高而降低,但在高温下依然很高)
热性质 其他性质
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常用的工业陶瓷及其制品
日用陶瓷
陶瓷的热性能
热膨胀:是指温度升高时物质原子震动幅度增大、原子间距增
大所导致的体积涨大现象。陶瓷的热膨胀小,高温抗蠕变能力强。
导热性:是指在一定温度梯度作用下热量在固体中的传导速率。
陶瓷的热传导主要依靠于原子的热震动,没有自由电子的传热作 用。同时由于陶瓷中的气孔对传热不利,所以陶瓷为较好的绝热 材料。
热稳定性:是指抗热振性,即在不同温度范围波动时的寿命,
一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高温度来表达。例如,日 用陶瓷的热稳定性为220度。它与材料的线膨胀系数和导热性等有 关。线膨胀系数大和导热性低的材料的热稳定性不高,韧性低的 材料的热稳定性也不高。陶瓷的热稳定性很低,这是陶瓷的另一 个主要缺点。
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7.3 陶瓷制品表面的装饰技术
陶瓷的表面加工 陶瓷的表面层改质处理 陶瓷的表面金属化处理 陶瓷的表面施釉处理
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陶瓷材料的特点
工业陶瓷区别于其它工业造型材料,主要特点: 1、陶瓷结构中,离子键和共价键是主要的结合
键。键的性质与材料结构和性质有密切关系。 2、陶瓷的生产工艺是先成型后烧结成制品,工
艺流程一般都很复杂。对已烧成的陶瓷进行再 加工一般较困难。 3、工业陶瓷具有一系列优良的物理、化学性能 和独特的质感。
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陶瓷材料的分类
1.普通陶瓷 包括日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、 化工陶瓷、多孔陶瓷等。
2. 特种陶瓷 (1)按性能分:具有能量转化的功能陶瓷(高强度、
高温、耐磨、耐酸、压电、半导体、磁性、生物、导电、 超导);作为工业造型材料和高温结构材料的结构陶瓷 (熔点高、强度高、化学稳定性好,在产品设计中应用 较为广泛的是结构陶瓷)。
7.1 常用陶瓷材料及其性质
陶瓷材料特点 陶瓷材料的分类 陶瓷材料的性质 常用的工业陶瓷及制品
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工业陶瓷材料的成型技术
可塑法:是一种古老也是使用最广泛的成型方法。它是将坯料中加入一定 量的水分和塑化剂,使坯料具有良好塑性的料团,然后利用其可塑性通过 手工和机械成型。主要包括:(1)挤制法成型:适用于加工各种端面形状规则 的瓷棒或轴(圆形、方形、六角形等)和各种管状产品(如高温炉管、热 电偶电容器瓷套等);(2)车坯成型使用挤压出的圆柱形泥段作为坯料, 在车床上加工成型,常用于加工形状较为复杂的圆形制品;(3)旋坯法和 滚压法是目前使用广泛的两种成型方法,它们可制造内外形状较复杂的回 转面制件;(4)热压注成型与熔模铸造中蜡模制造工艺相似,制得的产品 尺寸较准确,光洁度高,结构紧凑。
第七章 工业陶瓷及其加工技术
工业陶瓷简介 常用陶瓷材料及其性质 工业陶瓷材料加工工艺 陶瓷制品表面装饰技术 思考题
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工业陶瓷简介
通常把金属、工程塑料和工业陶瓷作 为工业产品造型的三大材料。
“陶瓷”这一名词源于古代希腊的 “烧物”,它意味着陶器是经焙烧而赋 予其强度的材料,即被定义为“经高温 热处理工艺所合成的非金属无机材料”。
目前陶瓷概念已广义化,其定义为: 陶瓷是用天然和人工合成的粉状化合物, 经过成型和高温烧结成的、由金属和非 金属元素的无机化合物构成的多相固体 材料,包括陶器和瓷器,也包括玻璃、 搪瓷、石膏、水泥、石灰、砖瓦、耐火 材料等人造无机非金属材料。
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7.2 工业陶瓷材料的加工工艺