陶瓷注浆模具制作、泥浆性能、成型方法

陶瓷注浆模具制作、泥浆性能、成型方法

一、石膏模具

1、石膏的特性:

石膏是模型制作的主要原料,一般为白色粉状晶体,也有灰色和淡红黄色等结晶体,属于单斜晶系,其主要成分是硫酸钙,按其中结晶水的多少又分为二水石膏和无水石膏,陶瓷工业制模生产应用一般为二水石膏,就是利用二水石膏经过180摄氏度左右的低温煅烧失去部分结晶水后成为干粉状,又可吸收水而硬化的特点。除天然石膏外,还有人工合成石膏。一般石膏调水搅拌均匀的凝固时间为2-8分钟,发热反应为5-8分钟,冷却后即成结实坚固的物体。

理论上石膏与水搅拌时进行化学反应需要的水量为18.6%;在模型制作过程中,实际加水量比此数值大的多,其目的是为了获得一定流动性的石膏浆以便浇注,同时能获得表面光滑的模型;多余的水分在干燥后留下很多毛细气孔,使石膏模型具有吸水性。

吸水率是石膏模型一个重要的参数,它直接影响注浆时的成坯速度。陶瓷用石膏模的吸水率一般在38-48%之间。

石膏粉放置在干燥的地方,使用时不要溅到水,石膏袋子要干净,严防使用过的石膏残渣或其它杂物混入袋中。

2、石膏浆的调制:

(1)准备好盆和石膏粉;

(2)在盆中先加入适量的水,再慢慢把石膏粉沿盆边撒入水中,一定要按照顺序先加水再加石膏。

(3)直到石膏粉冒出水面不再自然吸水沉陷,稍等片刻,就用搅拌棒搅拌,要快速有力、用力均匀。成糊状即可。

(4)石膏在调制时的比例为:水:石膏=1:1.4-1.8左右。

(5)注意挑除石膏浆里的硬块和杂质。

3、模型翻制操作:

常用的材料和工具有:钢锯条、锯条刀,直尺三角板、毛刷、海绵、脱模剂等。

a、清理工作台,把石膏母模清理干净,在石膏母模上均匀涂抹脱模剂,一定注意各个部位必须均匀涂上,不能遗漏。

b、按顺序合模夹紧,并安放好各种模具内配件。

c、调制石膏浆,缓缓注入围好的空腔内,并不断搅动或震动石膏浆,使气泡排出,直至注满母模。

d、静置一段时间,等石膏发热固化后,可开模,如不容易打开,可以用轻敲、气冲、水冲泡等方法打开。

e、每块模具做完,都要及时用钢锯条刮平修整,模具子口要吻合。

f、做好的模具要烘干后用,烘干时温度不得高于60摄氏度,以免模具粉化报废。

注意:整个制作模具的过程要求胆大心细,必须牢记涂抹脱模剂、开牙口、刮平。要求模具整体光滑,表面平整,内部光洁,不允许有飞棱和毛边。

二、注浆泥浆的质量要求

1. 细度

有恰当的细度并有一定的颗粒级配,泥浆细度是涉及泥浆流动性、制品收缩、高温液相、产品吸水率等的重要因素。它将会影响泥浆的悬浮性、渗透性及坯体的抗折强度,注浆成型所要求的泥浆细度比较严格。泥浆细度过粗,抗折强度低,造成较多的半成品破损,加工性能差。待别是双面吃浆产品及立浇座便器等在双面吃浆部位,易造成接触不实,分层而在烧成中出现分层或凸起等现象,同时在烧成过程中,颗粒间接触面少,瓷化不完全,产品吸水率大,易出现风惊、炸裂。

泥浆细度的控制,首先是入磨前控制硬质原料的粒度。它不仅影响到球磨的时间,而且影响到球磨后泥浆中的颗粒级配。

目前我国在卫生陶瓷的实际生产中,对粒度的控制普通用万孔筛(250目)筛余来表示。其实是不科学的。因为我们从有关资料及实践中得知,卫生陶瓷泥浆中350目筛筛余量在5-10%,小于10微米颗粒占44-55%的泥浆性

能优良。为达此目的,一方面要从配方上着手,另一方面要设法控制球磨前硬质原料粒度。对泥浆粒度的检验也应按上述方法进行。这对泥浆性能的稳定较有好处。

2.水分

在保证流动性及成型性能的前提下,水分越少越好,通常为28%~35%,生产上习惯用控制泥浆密度来控制含水率,泥浆密度一般为1.65~1.85g/cm3,一般小件制品可取下限,而大件制取其上限。

3.流动性

泥浆的流动性要好,保证注浆时泥浆能充满整个模型。生产上习惯用控制相对粘度即流动度来控制流动性。要求涂-4粘度计30s,陈腐后达到45s左右,相对粘度主要与泥浆的含水率和稀释用电解质的种类和数量有关,生产上通过加入电解质来获得含水率低、流动性好的浓泥浆。

4.触变性

用稠化度来衡量,它等于100ml泥浆在恩氏粘度计中静置30min后流出时间与静置30s后流出时间的比值。一般希望泥浆稠化度较小,以便于管道输送又能保证成坯。触变性是指泥浆在静止时粘性会增加,一经搅拌或振动,稠化的泥浆又获得流动性,如再恢复静止状态,则又重新稠化,这种可逆变化的性能称为触变性。泥浆的触变性主要来源于黏土性能及杂质的我少,触变性的测定方法,一般都有是测定两

次流动时间,一次是搅拌后静止一分钟的流动时间a,一次是静止30分钟后的流动时间b,b/a叫做厚化系数。稍有触变性的泥浆,坯体的加工性能要好些。如果触变性太强,会使泥浆漏浆困难,排浆性不好,坯体还会出现糖心,易变形,模型的狭窄部位容易出现存浆裂,同时给操作带来困难,根据有关资料介绍及证明肥复实践。

5.悬浮性

浆料中的固体颗粒能较长时间呈悬浮状态,这样便于泥浆的输送及贮存,在成型过程中也不易分层。

6.、泥浆的真空处理

泥浆在制备、储存和输送过程中,难免会混入一定数量的空气。为了使制品表面光洁平具有较高的机械强度、良好的物理性能,在浇注前一般要对泥浆进行真空脱气处理,另外泥浆经真空脱气处理后还可以改善其流动性。在盛满泥浆的封闭式浆塔中,先用压缩空气进行搅拌,作用是使泥浆的组合成均匀并保持悬浮状态,减少分层现象,并使电解质的作用更加完全。在搅拌过程中有一些细小的气泡可以随同压缩空气溢出,但是有大部分气体仍残留在泥浆中。如果不使用真空脱气处理,泥浆中的大量气体就无法排除这样就容易使坯体产生气泡、棕眼等缺陷。为保证制品的质量,应进行真空脱气处理,根据资料介绍,利用真空脱气装置,将50升泥浆经真空处理10-15分钟,可使干坯及制品的强度提高

15-20%。实践证明,通常要用700-720mmHg的真空度进行脱气并保持一定时间,才能起到真空脱气的作用,从而使干坯及制品的强度提高。

三、注浆料的制备流程及选择

注浆料的制备流程大致与可塑料制备流程中泥浆压滤前的流程相似。所不同的是注浆料中必须加入电解质以稀释泥浆,获得流动性好、含水率低的浓泥浆。

泥浆稀释

泥浆的稀释要控制下列工艺参数。

1.合理控制泥浆的密度和颗粒细度。

当泥浆的容积密度过大,或颗粒太细时,颗粒间距较小,颗粒间引力较大,泥浆的流动阻力就大,当引力大于胶粒间的斥力时就会聚沉,反之,如果泥浆的密度过小,或颗粒太粗,则会降低成坯密度和坯体强度,泥浆也会因颗粒沉淀而破坏稳定性。

2.添加电解质及其稀释机理

根据泥浆的组成和性质,选用合适的电解质作稀释剂是泥浆制备的重要措施之一。

在粘土—水系统中,粘土颗粒由于断键、同晶取代(如硅氧四面体中的Si4+被Al3+所取代,铝氧八面体中的Al+被二价的Mg+、Ca+所取代),总是带有电荷的(通常为负电

荷)。由于化水化作用,被粘土颗粒吸附的只能是水化阳离子。距离粒子表面越远,引力也越弱,吸附阳离子浓度就越小,粘土颗粒周围形成包括吸附层和扩散层的水化膜。粘土胶团开成了三个不同层次:胶核(粘土颗粒本身)、胶粒(胶核加吸附层)、胶团(胶粒加扩散层),胶团结构见图3-4-11。当粘土颗粒移动时,只有吸附层随之移动。吸附层表面对溶液存在电位差,称之为ζ电位。胶粒的ζ电位大,则胶粒间的斥力大,不易相互聚合产生絮凝从而使泥浆稳定,流动性也好。ζ电位主要取决于扩散层厚度和胶核表面电荷密度并与它们成正比关系。

电解质中的一价阳离子(H+除外)的电价比二价、三价的要小,但水化离子的半径却比二价三价阳离子的大,因此在泥浆中加入由一价阳离子(Na+)组成的电解质后,由于一价离子(H+除外)吸附能力弱,所以进入胶团吸附层的离子数少,使整个胶粒呈现的负电荷较多。同时,一价离子水化能力强,进入扩散层厚度增加,水化膜加厚,导致ζ电位增加使泥浆的稳定性、流动性增强。此外,泥浆的pH值对泥浆的稳定也有重要意义,因为粘土颗粒是片状的,一般边上带正电,面上带负电,如果加入电解质后使溶液呈碱性OH-过剩)则可使部分颗粒边上也带负电,从而防止颗粒的边-面之间因带不同电荷而相互吸引导致凝聚,促使泥浆稀释。

陶瓷工业用电解质分无机和有机两大类(多为相应钠

盐),其中最常用字的有水玻璃\纯碱(Na2CO3)三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、腐殖酸钠等。生产是常常同时使用水玻璃和纯碱作电解质以调整吸浆速度和坯体强度。水玻璃与纯碱的质量比可取1:3。单用水玻璃的泥浆成坯时泥浆渗水性差,易粘模,坯体致密,强度较大;而单用纯碱的泥浆成坯体疏松吸浆速度快、脱模快,但干坯强度小。

在使用水玻璃时要选用适当的模数,即SiO2/Na2O的比值,通常取3左右。纯碱必须防止受潮,变成NaHCO3,从而使泥浆絮凝。电解质的用量要合适,太少不能充分置换H+、Ca2+等,太多则会使部分扩散层离子压入吸附层,使胶粒的净电荷减少,扩散层厚度减少,导致颗粒ζ电位减小,泥浆发生絮凝。

四、注浆成型操作:

注浆成型主要是利用石膏模具吸收水分的特性,使泥浆吸附在模具壁上而形成均匀的泥层,在一定时间内达到所需的厚度,再倾倒出多余的泥浆,在模具中的其余泥层水分继续受石膏模具吸收而逐渐硬化,经干燥并产生体积收缩与模具脱离,即获得完好的粗坯。

(1)模具的准备和清理包括:按标准对新模型进行检查,

模型内表面有油污及残缺的地方必须清除干净,新模型的水分一般为6—8%,但形状复杂小而薄的可以高一些,反之则可低一些,最低不小于4%;模型的烘干,一般控制在室温28~35℃温度,防止因干燥不均而使制品变形:使用前要将模型上附着的灰土等杂质清除干净,使模型能对合严实以避免跑浆漏泥;增强坯体在模型上的附着力,有利于防止杂质对坯体造成污染。

(2)对模型吃浆面根据脱模情况刷模,分刷滑石粉和刷水(包括清水和泥浆水)。当脱模困难时刷滑石粉,用细纱布包裹滑石粉在吃浆面上轻轻拍打;如脱模时发现模具不挂坯,则可少刷滑石粉或者不刷滑石粉,不刷滑石粉仍不挂坯的就要用清水或者泥浆水擦模。

(3)正确进行组装对已处理好需要组合使用的模型,对正合严、夹紧、塞紧注浆管和微气压管准备注浆。

(4)泥浆要做到浆内无泥块、杂质,不可随意加水。经真空滤气后打入注浆管道。

(5)将泥浆轻缓地注满模型,应避免“泥浆冲击”造成斑点、圈纹等缺陷。

(6)使用试验浇注杯,判断正确的放浆浆时间,从而达到要求的浇注件厚度。

(7)回浆时应预先敞开气孔,避免“抽吸”现象。目前有三种空浆方法:自然压力回浆,即利用管道的坡度,将放出

的泥浆在自然压力下流回泥浆池;利用泥浆泵,通过回浆管道,将管道及模型里多余的泥浆抽回泥浆池,这种方法往往因管道漏气影响效果;气压回浆,即利用注浆线上的微压气管打入压缩空气,压出泥浆,回浆压力控制在0.01-0.015Mpa。

(8)判断脱模所要求达到的固化程度(巩固时间)。太早,注件会塌下来:太迟,注件收缩并且在受到模子束缚的地方会自行裂开,造成废品。一般此过程约为吃浆时间的一半。

(9)脱模时坯体的含水率约在19%~20%,一般看模具注浆口与坯体分离0.5-1毫米时,即可逆合模顺序开模,小心取出坯体。较软的注件在脱模时不变形,必须具有高超的技艺才能达到,

(10)在脱模以后用泥浆和泥钉修补较小的裂隙。卫生陶瓷坯体修粘时的含水率一般为15%~17%零件坯体比主坯体的含水率可稍低2%~3%,以避免因收缩不均而开裂(一般零件坯比主坯收缩快),如水嘴碎裂可参考此法。

(11) 判断正确的切嘴条件。坯体太软,注件会变形:太硬,会有碎裂的危险。刀子的设计和磨利。避免撕裂的切割技术。

(12) 工作过程中保持环境清洁,避免坯体受到污染。

(13) 特别在搬动大件坯体时,不损伤坯体。这需要正确的工作姿势、技术和力量。

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