陶瓷的加工及改性
陶瓷材料加工工艺

陶瓷材料加工工艺
陶瓷是一种复合材料,由无机非金属材料组成,常见的陶瓷材料有:陶瓷砖、瓷板、瓷柱、瓷盘、瓷碗、瓷工艺品等。
陶瓷材料在人们的生活中是常见的,它和人们的生活息息相关。
陶瓷材料是由无机非金属材料组成的,通过烧成后具有特殊性能,比如:硬度高,耐磨、耐高温等特点。
陶瓷材料由于其结构致密、坚硬耐磨等特点在工业生产中应用广泛,比如:汽车发动机缸体、飞机发动机壳体、机械零部件等。
陶瓷材料加工工艺有:研磨、抛光、砂带打磨,车削,磨削,铣削,加工中心加工等。
下面就来介绍一下陶瓷材料加工工艺。
一、研磨
研磨是指利用研具(如研具和磨料)使陶瓷制品表面发生机械作用的过程。
主要用于去除陶瓷表面的毛刺和氧化皮。
也可以进行表面改性处理。
如:用抛光轮抛光,用喷砂处理等。
二、抛光
抛光是利用磨料与工件表面发生相对运动而去除表面多余物质的过程。
主要用于去除金属表面氧化膜和粗糙度较高的工件表面。
如:镜面抛光、亚光抛光等。
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氮化硅陶瓷件的表面涂层与改性研究

氮化硅陶瓷件的表面涂层与改性研究氮化硅陶瓷作为一种新型的高温结构材料,具有出色的力学性能、耐高温性能和耐磨损性能,因此在航空航天、汽车制造和化工等领域得到广泛应用。
然而,氮化硅陶瓷的一些缺点,如易吸湿、低抗裂性和较差的耐热震性能,限制了其进一步应用的发展。
为了克服氮化硅陶瓷的缺点,并提升其性能,研究人员开始关注表面涂层和改性技术。
表面涂层是通过在氮化硅陶瓷表面施加一层特殊涂层来改善其性能。
涂层可以增加氮化硅陶瓷的密封性、防腐蚀性和耐磨损性,同时减小摩擦系数和表面粗糙度。
目前,常用的表面涂层材料有硅酸盐、钛、氮化硅等。
这些涂层可通过化学气相沉积、物理气相沉积、溅射法等技术实现。
同时,改性技术也是改善氮化硅陶瓷性能的重要方法之一。
常用的改性技术包括导入添加剂、增强复合材料和应用纳米技术。
导入添加剂是将适量的其他材料添加到氮化硅陶瓷矩阵中,以改变其晶体结构和力学性能。
常用的添加剂有碳化硅、氮化铝和氧化物等。
增强复合材料是将氮化硅陶瓷与其他增强材料组合,以提高强度、韧性和耐磨性。
纳米技术的应用可以通过纳米颗粒、纳米涂层和纳米复合材料等方式,改善氮化硅陶瓷的性能。
对于氮化硅陶瓷的表面涂层研究,目前的研究主要集中在硅酸盐、钛和氮化硅涂层上。
硅酸盐涂层具有良好的粘附性、高温稳定性和耐磨损性,可提高氮化硅陶瓷的表面硬度和抗裂性能。
钛涂层具有较高的耐磨损性和良好的氧化防护性,可改善氮化硅陶瓷的高温稳定性和耐腐蚀性。
氮化硅涂层可增加氮化硅陶瓷的密封性和防腐蚀性能,同时降低其摩擦系数。
这些涂层的制备方法包括化学气相沉积、物理气相沉积和溅射法等。
对于氮化硅陶瓷的改性研究,导入添加剂是常用的方法之一。
碳化硅作为添加剂可提高氮化硅陶瓷的热震稳定性和抗裂性能。
氮化铝可提高氮化硅陶瓷的力学性能和高温耐磨性能。
氧化物添加剂可以在氮化硅陶瓷中形成稳定的氧化层,提高其耐腐蚀性能。
此外,纳米技术的应用也显示出潜力。
纳米颗粒的添加可以增加氮化硅陶瓷的密实性和硬度。
陶瓷工艺学习题答案

一、绪论及陶瓷原料1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处?2、陶瓷的分类依据?陶瓷的分类?3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃?4、宋代五大名窑及其代表产品?5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中,陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别?6、陶瓷工艺学的内容是什么?7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序?8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品?9、陶瓷原料分哪几类?10、粘土的定义?评价粘土工艺性能的指标有哪些?11、粘土是如何形成的?高岭土的由来和化学组成;12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类?13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的?14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标?15、粘土在陶瓷生产中有何作用?16、膨润土的特点;17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用;18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义?19、石英在陶瓷生产中的作用是什么?20、各种石英类原料的共性和区别,指出它们不同的应用领域;21、长石类原料分为哪几类?在陶瓷生产中有何意义?22、钾长石和钠长石的性能比较;23、硅灰石、透辉石、叶腊石(比较说明)作为陶瓷快速烧成原料的特点;24、滑石原料的特点,为什么在使用前需要煅烧?25、氧化铝有哪些晶型?为什么要对工业氧化铝进行预烧?26、氧化锆有哪些晶型?各种晶型之间的相互转变有何特征?27、简述碳化硅原料的晶型及物理性28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。
二、粉体的制备与合成1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚?并解释团聚的原因。
2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些?并加以说明。
3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些?并加以说明。
4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些?并说明原理。
5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些?6、粉碎的定义及分类,并加以说明。
7、常用的粉碎方法有哪些?画出三种粉碎流程图。
8、机械法制粉的主要方法有哪些?并说明原理。
9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些?10、化学法合成粉体的主要方法有哪些?并说明原理。
陶瓷材料的界面改性及性能研究

陶瓷材料的界面改性及性能研究近年来,随着工业技术的不断发展和市场需求的增长,陶瓷材料在各个领域都得到了广泛的应用。
然而,传统陶瓷材料的力学性能和化学稳定性往往无法满足特定环境下的使用要求。
为了改善陶瓷材料的性能,研究人员开始探索界面改性的方法。
界面改性是指在陶瓷材料的表面或内部引入其他材料或控制材料的组成和结构,以提高其性能。
一种常用的方法是在陶瓷表面镀覆一层功能性薄膜或涂层。
这些涂层可以增强陶瓷的抗氧化性能、耐磨性以及化学稳定性。
例如,在航空航天领域中,将陶瓷涂层应用于涡轮叶片表面,可以提高其耐高温和耐腐蚀性能,延长使用寿命。
除了表面涂层,界面层的改性也是提高陶瓷材料性能的一种重要方法。
陶瓷材料的界面层主要包括晶界和颗粒间隙。
通过改变陶瓷晶界的化学成分和结构,可以提高其断裂强度和韧性。
晶界工程是新一代陶瓷材料研究的热点之一。
例如,通过控制晶界的分布和宽度,可以将陶瓷的断裂模式从脆性转变为延展性,使其更适合在高载荷和高温环境下使用。
此外,界面改性还可以通过界面设计和材料接触角的调控来实现。
接触角是液体与固体界面的性质之一,可以通过改变液体的表面张力和固体材料的表面形貌来调整。
例如,在陶瓷材料的界面上引入纳米颗粒,可以增加其表面积,从而增强与液体的接触面积,提高界面的粘附性和抗切割性。
这种改性方法对于陶瓷材料在生物医学领域中的应用具有重要意义。
陶瓷材料的界面改性不仅可以提高其力学性能和耐久性,还可以调节其导电性、热传导性等特性。
例如,通过在陶瓷表面形成导电性薄膜,可以将其应用于电子器件中,提高电子器件的性能。
此外,通过控制陶瓷材料的颗粒间隙结构,可以调节其热传导性能,使其更适用于热管理领域。
总结起来,陶瓷材料的界面改性是提高其性能和开拓新应用领域的重要途径。
通过表面涂层、界面层改性以及界面设计等方法,可以改善陶瓷材料的力学性能、抗氧化性能、耐磨性和化学稳定性等。
未来,随着材料科学和工程技术的不断进步,陶瓷材料界面改性的研究将更加深入,为陶瓷材料的应用带来更多可能性。
第六章-陶瓷的加工及改性

放电间隙示意图
电火花加工必须具备以下几个条件:
(1)放电必须是瞬时的脉冲性放电。 (2)火花放电必须在有较高绝缘强度的介质中进行。 (3)要有足够的放电强度,以实现金属局部的熔化和气化。 (4)工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙
绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下图所示
电火花加工示意图
二、陶瓷材料的切削加工
(1)选择切削性能优良的新型切削刀具
(2)选择合适的刀具几何参数
(3)切削用量的选择
(4)设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑
6.1.2 陶瓷的机械磨削加工 一、磨磨削机理
① 材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的 ② 在晶粒去除过程中,材料是以整个晶粒从工件表面上脱落的方式被去除的。 ③ 陶瓷和金属的磨削过程模型如右图。金属材料依靠剪切作用产生带状或接近带状的切屑,而磨削陶瓷时,材料内部先产生裂纹,随着应力的增加,间断裂纹的逐渐增大,连接,从而形成局部剥落。
激光加工原理示意图
6.2.3 激光加工(laser machining)
超声波磨削加工是利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。加工原理如图所示。
超声波加工机理
6.2.4 超声波加工(ultrasonic machining)
特点:
(1)适合加工各种硬脆材料,特别是不 导电的非金属材料
陶瓷涂层工艺技术

陶瓷涂层工艺技术陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的表面改性技术,被广泛应用于制造业中。
通过涂覆陶瓷涂层可以改善材料的表面性能,提升其耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能。
下面,我将为大家介绍一下陶瓷涂层工艺技术。
首先,陶瓷涂层工艺技术的核心是选择合适的陶瓷材料。
常用的陶瓷材料有氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
在选择陶瓷材料时,需要考虑涂层所需的具体性能要求以及材料的成本、加工难度等因素。
其次,陶瓷涂层的制备涉及到多种工艺技术,其中最常用的是物理气相沉积技术,如物理气相沉积、磁控溅射等。
物理气相沉积技术通过将陶瓷材料先蒸发成气体,然后在基体表面进行沉积,形成致密的涂层。
这种工艺具有涂层致密度高、结合力强的优点,适用于高要求的工艺场合。
此外,还有化学气相沉积技术。
这种技术是在高温条件下,将陶瓷材料的前驱体加热分解,生成陶瓷颗粒并在基体表面进行沉积。
化学气相沉积技术操作简单,适用于大面积、复杂形状的基体涂层。
对于一些特殊需求的涂层,还可以采用其他工艺技术,如电化学沉积、喷涂等。
电化学沉积技术是通过电流在液相中将陶瓷材料离子沉积到基体表面,形成涂层。
这种工艺技术操作简单、成本低,适用于大规模生产。
喷涂技术则是将陶瓷材料粉末通过特殊设备喷射到基体表面,通过烧结等方法固化成涂层。
这种工艺技术适用于复杂形状的基体涂层。
最后,制备完涂层后,需要进行涂层性能的检测和评价。
常用的涂层性能测试方法有硬度测试、摩擦磨损测试、抗腐蚀性测试等。
通过这些测试可以评价涂层的性能是否满足要求,并根据需要进行优化。
综上所述,陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的改性技术,可以显著提升材料的表面性能。
制备好的陶瓷涂层可以用于刀具、航空航天、冶金等领域。
随着科技的发展,陶瓷涂层工艺技术将会继续向更高性能、更复杂形状的涂层发展。
《陶瓷工艺原理》学习指南

学习指南一、课程基本情况、性质、研究对象和任务总学时:64学时。
其中,课堂教学:57学时,实验教学:7学时。
先修课:《材料科学基础》、《材料物理性能》《陶瓷工艺原理》是材料科学与工程专业复合材料方向本科生的必修课,其它专业方向的限定选修课。
本课程主要讲述陶瓷原料、粉体的制备与合成、坯体和釉的配料计算、陶瓷坯体的成型及干燥、陶瓷材料的烧结、陶瓷的加工及改性等。
目的在于使学生熟悉陶瓷生产中共同性的工艺过程及过程中发生的物理—化学变化,掌握工艺因素对陶瓷产品结构与性能的影响和基本的实验技能,能够从技术与经济的角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案,为毕业后从事专业工作打下必要的基础。
本课程重视“理论基础与工程实践并重”的课程教学体系及科研促进教学的教学方法,从而增强学生理论基础的实践性应用能力,既重视学生“应知应会”的陶瓷材料的设计、制备工艺、测试表征与应用的基础理论,又强调综合性、设计性、开放性、创新性实验教学,加强学生实验动手训练和设计能力培养,倡导学生创业能力的训练。
学完本课程应达到以下基本要求:1.熟练掌握陶瓷主要原料的性能、用途,掌握部分新型陶瓷原料的性能、用途,对其它原料的性能和用途有所了解。
2.熟练掌握陶瓷制品的生产工艺流程,以及一些新型的工艺技术。
3.掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。
正确理解工艺因素对陶瓷制品显微结构和性能的影响。
4.掌握陶瓷生产的基本实验方法,并能对陶瓷制品的性能进行分析。
二、教材及多媒体课件说明1教材:《陶瓷工艺学》,张锐主编,化学工业出版社,2007。
本教材内容精炼、结构合理、理论性强。
由于计划学时有限,不可能在课堂上对教材所有内容一一进行详细讲解。
因此,学生应该抓住每章节的重点、难点,搞清分析问题、解决问题的基本思路,并注意寻找同类问题间的内存规律。
真正做到举一反三,将问题由“繁”变“易”,将课本由“厚”读“薄”。
2多媒体课件:陶瓷工艺学多媒体教学课件是本校材料基础学科组集体创作的,它综合了图、文、声、像、二维图形、三维动画等多种媒体手段,经科学、合理的重组、整合、加工,构筑了一种虚拟实际场景的教学氛围。
陶瓷工件的加工工艺

陶瓷工件的加工工艺陶瓷工件的加工工艺是指将陶瓷原料通过一系列的加工步骤和工艺处理,最终得到具有一定形状、尺寸和性能要求的陶瓷成品的过程。
陶瓷工件的加工工艺包括原料准备、成型、干燥、烧结和后处理等环节。
首先,原料准备是陶瓷工件加工的第一步。
通常采用的原料包括粘土、石英、长石、瓷土和助熔剂等。
这些原料需要进行筛分、研磨、混合等处理,以确保原料的均匀性和细度,为后续的成型提供合适的原料。
其次,成型是将原料按照一定的形状和尺寸进行造型的过程。
常见的成型方法包括手工塑型、注塑成型、压制、挤出和注浆等。
手工塑型主要是通过手工将陶瓷原料进行塑型,适用于一些小型、特殊形状的工件。
注塑成型是将塑化的陶瓷原料注入模具中,然后经过冷却和硬化得到所需形状的工件。
压制是将陶瓷原料放入模具中,然后通过压力使其变形,最后得到所需的形状。
挤出是将陶瓷原料压入模具中,然后挤出所需形状。
注浆是将固体原料和液体添加剂混合成浆状,然后通过注浆机进行注浆。
然后,干燥是将成型后的工件进行除水处理的过程。
陶瓷工件成型后通常含有一定数量的水分,需要通过干燥去除,以保证后续的烧结质量。
常见的干燥方式包括自然干燥、空气干燥和热风干燥等。
自然干燥是将成型后的工件放置在自然环境下进行干燥,速度较慢。
空气干燥是通过通入干燥空气进行干燥,速度较快。
热风干燥是通过通入热风进行加热和干燥。
接下来,烧结是将干燥后的工件进行高温加热处理,使得陶瓷原料发生物理和化学变化,得到致密的陶瓷形态。
烧结是陶瓷工件加工的关键步骤,能够使陶瓷工件获得较高的强度、硬度和耐磨性。
常见的烧结方式包括窑炉烧结和微波烧结。
窑炉烧结是将工件放入预热和恒温控制的窑炉中进行加热,通过控制时间、温度和气氛等参数,使得工件在一定的条件下进行烧结。
微波烧结是将工件放入微波烧结炉中进行烧结,通过微波辐射加热工件,可以快速提高烧结速度。
最后,后处理是指陶瓷工件烧结后进行的一系列表面处理和改性处理的工艺。
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陶瓷的加工及改性第一节陶瓷的机械加工方法陶瓷加工的特点:①陶瓷都有尺寸和表面精度要求,但由于烧结收缩率大,无法保证烧结后瓷体尺寸的精确度,因此烧结后需要再加工②陶瓷材料有高硬度、高强度、脆性大的特性,属于难加工材料6.1.1 陶瓷的切削加工(cutting)一、陶瓷材料的切削加工特点(1)陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性,对于一般工程陶瓷的切削,只有超硬刀具材料才能够胜任(2)陶瓷材料是典型的硬脆材料(3)陶瓷材料的切削特性由于材料种类、制备工艺不同而有很大差别二、陶瓷材料的切削加工(1)选择切削性能优良的新型切削刀具(2)选择合适的刀具几何参数(3)切削用量的选择(4)设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑二、磨削加工设备①砂轮(grinding wheel)和磨料(abrasives)的选择②磨削工艺及条件的选择a砂轮磨削速度b工件给进速度(feeding speed)c冷却液的选择(cooling media)d 磨削深度a p(rubbing depth)e磨削方式(rubbing way)、方向及机床刚性(machine rigidity)②研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。
磨粒越粗,材料剥离率越大,研磨效率越高,但表面粗糙度增大;磨粒硬度越高,研磨效率越高,但却容易使球面出现机械损伤,导致表面粗糙度相对较低。
③研磨工程陶瓷用的磨料一般采用B4C和金刚石粉,磨料粒度范围为250~600目,冷却液可选用煤油或机油。
但对于较大尺寸的制品,不适合采用端面研磨机加工,通常采用研磨砂布进行加工。
二、陶瓷的抛光(polishing)①抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦使工件表面产生塑性流动,生成细微的切屑,材料的剥离基本上是在弹性的范围内进行。
②抛光的方法:一般的抛光使用软质、富于弹性或粘弹性的材料和微粉磨料。
③抛光加工的用途:它是制备许多精密零件如硅芯片、集成电路基板、精密机电零件等的重要工艺。
④抛光时在加工面上产生的凹凸,或加工变质层极薄,所以尺寸形状精度和表面粗糙度比研磨高。
电火花加工示意图第三节 施釉陶瓷的施釉是指通过高温的方式,在陶瓷体表面上附着一层玻璃态层物质。
施釉的目的在于改善坯体的表面物理性能和化学性能,同时增加产品的美感,提高产品的使用性能。
6.3.1釉的作用与分类一、釉的作用(1)釉能够提高瓷体的表面光洁度。
(2)釉可提高瓷件的力学性能和热学性能。
(3)提高瓷件的电性能,如压电、介电和绝缘性能。
(4)改善瓷体的化学性能。
(5)使瓷件与金属之间形成牢固的结合。
(6)釉可以增加瓷器的美感,艺术釉还能够增加陶瓷制品的艺术附加值,提高其艺术欣赏价值。
二、釉的分类(1)按釉中主要助熔物划分:如铅釉、石灰釉、长石釉等。
(2)按釉的制备方法划分:生料釉:即指釉料配方组成中未使用熟料-熔块的釉。
熔块釉:即指由熔块与一些生料按配比制作而成的釉料。
(3)按照釉的烧成温度划分:易熔釉或低温釉:指熔融温度一般不超过1150℃的釉中熔釉或中温釉:指熔融温度一般在1150~1300℃的釉难熔釉或高温釉:指熔融温度一般达1130℃的釉(4)按釉烧成后外观特征和具有的特殊功能划分:透明釉、乳浊釉、画釉、结晶釉、纹理釉、无光釉、腊光釉、荧光釉、香味釉、金属光泽釉、彩虹釉、抗菌釉、自洁釉等。
(5)按釉的用途划分:装饰釉、电瓷釉、化学瓷釉、面釉、底釉、钧釉等。
二、釉的高温粘度(viscosity)(1)釉的高温粘度对釉面质量的影响:如果粘度过小,引起堆釉、流釉或干釉等缺陷并易使装饰纹样模糊或消失;如果粘度过大,会使釉面出现桔釉或光泽度差等缺陷。
(2)影响釉高温粘度的主要因素:①配方中助熔剂种类及含量;②烧成温度(3)釉的高温粘度测定:首先用5g釉粉加工成圆球或小圆柱体,然后将该釉粉试样置于以45度角放置的瓷质粘度测定板的圆槽中,试样在高温炉中升温至成熟温度,然后冷却并取出试样测定其在流动槽中的流动长度L,它即代表着釉的粘度大小。
三、釉的膨胀系数及坯釉膨胀系数的适应性(1)坯釉膨胀系数互不适应时的两种表现:当α釉>α坯时:冷却时釉层会受到坯体所给予的拉伸应力作用,即在釉层中产生张应力。
当此张应力超过釉层的抗张应力极限时,釉层被拉断形成釉裂。
当α釉<α坯时:冷却时坯层收缩大于釉层,使釉层受到压应力作用,当此压应力超过一定极限时即发生釉层的剥落现象,即剥釉。
(2)膨胀系数的选择确定:对于有釉面的陶瓷制品,一般希望釉的膨胀系数比坯体的略小(两者差值为1.0×10-6/℃左右较佳)。
四、釉的力学性能(1)釉层的强度:釉面机械强度与釉、坯之间的应力分布有很大关系。
(2)釉的弹性:釉的弹性对釉面质量的影响:如果釉的弹性很小,有裂纹产生;釉的弹性大可以缓解机械外应力的破坏作用。
釉的组成对弹性的影响:配方中引入离子半径较大、电荷较低的金属氧化物(如Na2O、K2O等)可使弹性模量减少,而弹性值增大;反之,引入离子半径小、极化能力强的金属化合物(BeO、 MgO、Li2O等)则使弹性提高釉的弹性模量,使釉的弹性减小。
(3)釉面硬度:影响釉硬度的因素:釉的组成,在釉层中适当增加Al2O3、B2O3、 ZrO2、CaO、ZnO、MgO的含量有利于增加釉的硬度;K2O、Na2O的增加会降低其硬度;适当提高烧成温度,可使其硬度得到提高。
五、釉面光泽度①定义:光泽度是表示釉面对入射光作镜面反射的能力。
②影响因素:釉面光泽度与釉面的折射率、烧成制度有关。
反射率R提高,则光泽度越大;在釉中增加高折射率的金属氧化物,如PbO、ZnO有利于使折射率增大,同时可以提高釉面的密度,从另一方面来提高釉面的光泽度。
6.3.3 施釉工艺一、基本施釉方法(1)浸釉法:即将产品用手工全部浸入釉料中,使之附着一层釉浆(2)喷釉法:喷釉法是利用压缩空气将釉浆喷成雾状,使粘附于坯体上(3)浇釉法:将釉浆浇到坯体上以形成釉层(4)刷釉法:用于在同一坯体上施几种不同釉料二、新型施釉方法(1)流化床法:利用压缩空气设法使加有少量有机树脂的干釉粉在流化床内悬浮而呈现流化状态,然后将预热到100~200 ℃坯体浸入到流化床中,与釉粉保持一段时间的接触(2)热喷施釉法:先进行坯料的素烧,后在炽热状态的素烧坯体上进行喷釉(3)干压施釉法:压施釉法是将成型、上釉一次完成的一种方法。
釉料和坯体均通过喷雾干燥来制备。
成型时,先将坯料装入模具加压一次,然后撒上少许有机结合剂,再撒上釉粉,然后加压。
(4)机器人施釉6.3.5 烧釉(1)制定烧成制度的依据:①以坯釉的化学组成及其在烧成过程中的物理化学变化为依据。
②以坯件的种类、大小、形状和薄厚为依据。
③以窑炉的结构、种类、燃料种类以及装窑疏密等为依据。
④以相似产品的成功烧成经验为依据。
(2)温度制度及其控制:温度制度包括:升温速率、烧成温度(止火温度)、保温时间和冷却速度等。
(3)气氛制度及其控制:①气氛类型②烧成气氛的选择依据第四节 陶瓷表面金属化6.4.1 陶瓷表面金属化的用途一、制造电子元器件二、用于电磁屏蔽三、应用于装饰方面生产美术陶瓷6.4.2 陶瓷表面金属化的方法陶瓷的金属化方法很多,在电容器,滤波器及印刷电路等技术中,常采用被银法。
此外还有采用化学镀镍法、烧结金属粉末法、活性金属法、真空气相沉积和溅射法等。
一、被银法被银法又名烧渗银法。
这种方法是在陶瓷的表面烧渗一层金属银,作为电容器,滤波器的电极或集成电路基片的导电网络(1)瓷件的预处理:瓷件金属化之前必须预先进行净化处理。
清洗的方法很多,通常可用70~80℃的热肥皂水浸洗,再用清水冲洗。
(2)银浆的配置:银浆的配方主要是由含银的原料,熔剂及粘合剂组成。
(3)银电极浆料的制备:将制备好的含银原料,熔剂和粘合剂按一定配比进行配料后,在刚玉或玛瑙磨罐中球磨40~90h,使粉体粒度<5μm并混合均匀。
(4)涂敷工艺:有手工,机械,浸涂,喷涂或丝网印刷等(5)烧银:烧银的目的是在高温作用下使瓷件表面上形成连续、致密、附着牢固、导电性良好的银层二、化学镀镍法优点:(1)镀层厚度均匀,能使瓷件表面形成厚度基本一致的镀层。
(2)沉积层具有独特的化学、物理和机械性能,如抗腐蚀、表面光洁、硬度高、耐磨良好等。
(3)投资少,简便易行,化学镀不需要电源,施镀时只需直接把镀件浸入镀液即可。
化学镀的工艺流程为:陶瓷片→水洗→除油→水洗→粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→化学镀→水洗→热处理。
第五节陶瓷-金属封接技术(bonding of ceramics and metals)作为陶瓷-金属的连接,不管采用哪种类型的封接工艺,都必须满足下列性能要求:(1)电气特性优良,包括耐高电压,抗飞弧,具有足够的绝缘,介电能力等;(2)化学稳定性高,能抗耐适当的酸、碱清洗,不分解,不腐蚀。
(3)热稳定性好,能够承受高温和热冲击作用,具有合适的线膨胀系数;(4)可靠性高,包括足够的气密性,防潮性和抗风化作用等;6.5.1 玻璃焊料封接(glass welding)①玻璃焊料封接又称为氧化物焊料法,即利用附着在陶瓷表面的玻璃相(或玻璃釉)作为封接材料。
②玻璃焊料适合于陶瓷和各种金属合金的封接(包括陶瓷与陶瓷的封接),特别是强度和气密性要求较高的功能陶瓷。
一、玻璃焊料-金属封接条件(1)两者的膨胀系数接近(2)玻璃能润湿金属表面二、封接前金属的处理(1)金属的清洁处理:①机械净化;②去油;③化学清洗;④电化学清洗;⑤烘干(2)金属的预氧化:即将金属置于氢气或真空中进行高温加热使金属表面能形成一层氧化物而达到润湿的效果。
三、玻璃焊料-金属封接的工艺参数(1)温度(2)时间(3)气氛6.5.2 烧结金属粉末法封接(powder metallurgy bonding)用这种方法将陶瓷和金属件焊接到一起时,其主要工艺分为两个步骤:陶瓷表面金属化和加热焊料使陶瓷与金属焊封。
其中,最关键的工艺是陶瓷表面的金属化工艺流程简述如下:(1)浆料制备:其中主要成分为金属氧化物或金属粉末,还含有一些无机粘合剂,有机粘合剂。
再加上适量的液体,就可置入球磨机中湿磨12~60小时,直到平均粒径到1~3μm为止。
(2)刷浆:将上述制得的金属浆料,以一定方式涂刷于需要金属化的陶瓷表面上,这层金属浆料的厚度,以干后达到12~26μm为宜。
(3)烧渗:在高温及还原性气氛的作用下,一部分金属氧化物将被还原成金属,另一部分则可能熔融并添加到陶瓷的玻璃相中,或与陶瓷中之某些晶态物质,通过化学反应而生成一种新的化合物,形成一种粘稠的过渡层,并将陶瓷表面完全润湿。
而在冷却过程中这粘稠的过渡层,则凝固为玻璃相,填充于陶瓷表面与金属粉粒之间。
(4)将陶瓷金属化表面与金属进行焊接6.5.3 活性金属封接法(active metallic bonding)特点:①在直接焊封之前,陶瓷表面不需要先进行金属化,而采用一种特殊的焊料金属,直接置于需要焊接的金属和陶瓷之间,利用陶瓷-金属母材之间的焊料在高温下熔化,其中的活性组员与陶瓷发生反应,形成稳定的反应梯度层,从而使两种材料结合在一起。