特种陶瓷的成型工艺
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷成型方法

一般排蜡温度为900~1100℃左右,在60~100℃有
一定的恒温时间。 吸附剂:煅烧Al2O3、煅烧MgO、SiO2等
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第三节 可塑法成型
一、挤压成型 原理 将具有可塑性的泥 料,通过挤机嘴成形。 优缺点
污染小,操作易于自动 化,可连续生产,效率高; 坯体收缩大,机嘴加工 精度高。
铸浆压力: 0.3 ~ 0.5MPa 蜡 浆 温 度 : 65 ~ 75℃ 模 具 温 度 : 15 ~ 30℃
热 压 铸 机 构 造 示 意 图
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3)高温排蜡
将坯体埋入疏松、惰性的保护粉料之中,升高温
度,使石蜡挥发、燃烧完全,坯体发生部分烧结而
具有一定强度的过程。
造粒方法
喷雾造粒法 冻结造粒法
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一般造粒法
原理:将坯料中加入适当的塑化剂,经混合过筛,得到 一定大小的团粒。
加压造粒
原理:将坯料加入塑化剂,搅拌混合均匀后经预压成块 ,然后破碎过筛而成团粒。
喷雾干燥造粒法
原理:将混合有适量塑化剂的粉料制成料浆(一般用水) ,再用喷雾器喷入造粒塔进行雾化、干燥。
冷冻干燥法
原理:将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中,液体立 即冻结,使冻结物在低温减压条件厂升华,脱水后进行 热分解,从而获得所需要的成型粉料。 Sunny smile
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பைடு நூலகம்
六、 瘠性物料的悬浮
特种陶瓷的料浆悬浮的方法分为两类 :
1)控制料浆的PH值
可以通过控制料浆的PH值 ,获得悬浮泥浆。
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1、由化学计量式求各种原料有多少摩尔Xi 2、根据分子式求各种原料的摩尔量Mi 3、计算各种纯原料的质量mi=MiXi 4、将各种原料的质量换算为百分比Ai
特种陶瓷工艺学——特种陶瓷工艺简介

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(2)溶胶-凝胶法 该法是80年代迅速发展起来的新型液相制 备法。此法是将醇盐溶解于有机熔剂中,通过 加入蒸馏水使醇盐水解、聚合.形成溶胶。溶 胶形成后随着水的加入转变为凝胶。凝胶在真 空状态下低温干燥得到疏松的干凝胶。
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再将干凝胶作高温煅烧处理,即可得到氧化 物。此法广泛用于莫来石、堇青石、氧化铝、 氧化锆等氧化物粉末的制备。由于胶体混合 时可使反应物质进行最直接的接触,以达到 最彻底的均匀化,所制得的原料相当均匀, 具有非常窄的颗粒分布,团聚性小。
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采用这种方法能制得颗粒直径在5~100nm范围 的微粉,这种方法适用于制备单一氧化物、复 合物氧化物、碳化物或金属的微粉。使金属在 惰性气体中蒸发-凝聚,通过调节气压,就能 控制生成金属颗粒的大小。
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(2)气相化学反应法 该法以金属、金属化合物等为原料,通过 热源、电子束、激光气化或诱导〃在气相中进 行化学反应,并控制产物的凝聚、生长,从而 合成超微粉末。这种方法生成物的纯度商,颗 粒分散性好,除适用于制备氧化物外,还适用 于制备液相法难于直接合成的氮化物、碳化。 物、硼化物等非氧化物。
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1.液相法 由液相法制备氧化物粉末的基本过程为:
盐溶液
添加沉淀剂 溶剂蒸发
盐或氢氧化物
热分解
粉末
所制得的氧化物粉末的特性取决于沉淀 和热分解两个过程。液相法的特点是:易 控制组成,能合成复合氧化物粉;添加微 量成分很方便,可获得良好的混合均匀性 等。但必须严格控制操作条件,才能使生 成的粉末保持所具有的在离子水平上的化 学均匀性。
特种陶瓷的成型与烧成新技术及其趋势

一、特种陶瓷的成型新技术及其趋势1.热压铸成型热压铸成形也是注浆成形的一种,是在坯料中混入石蜡,利用石蜡的热流特性,使用金属模具在压力下进行成形,冷凝后获得坯体的方法。
热压铸成形的工作原理: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,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,其设备简单、操作方便、劳动强度小、生产效率高。
在特种陶瓷生产中经常被采用。
但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长,对于大而长的薄壁制品,由于其不易充满模具型腔而不太适宜。
2.挤压成型将粉料、粘结剂、润滑剂等与水均匀混合,然后将塑性物料挤压出刚性模具即可得到管状、柱状、板状以及多孔柱状坯体。
其缺点是物料强度低容易变形,并可能产生表面凹坑和起泡、开裂以及内部裂纹等缺陷。
挤压成形用的物料以粘结剂和水做塑性载体,尤其需用粘土以提高物料相容性,故其广泛应用于传统耐火材料,如炉管以及一些电子材料的成形。
3.凝胶注膜成型凝胶注模成形是一种胶态成形工艺,它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来,将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中,通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度、高固相体积分数的浓悬浮体,并加入引发剂和催化剂,然后将浓悬浮体(浆料)注入非多孔模具中,通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶,并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。
凝胶注模成形作为新型的胶态成形方法, 可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体,烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能,已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。
4.粉末注射成型金属、陶瓷粉末注射成形(PIM)是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。
它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。
第4次课特种陶瓷的烧结

1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
2、低温烧结(p74) 低温烧结方法主要有以下几种:
1)引入添加剂;
① 使晶格空位增加,易于扩散; ② 使液相在较低的温度下生成,使晶体能粘性流动。
2)压力烧结(热压烧结); 3)使用易于烧结的粉料(如超细粉)
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4 特种陶瓷的烧结
晶粒长大的几何情况: 晶界上有界面能作用,晶粒形成一个与肥皂泡沫相似
的三维阵列; 边界表面能相同,界面夹角呈1200夹角,晶粒呈正六边形;
实际表面能不同,晶界有一定曲率, 使晶界向曲率中心 移动。 晶界上杂质、气泡如果不与主晶相形成液相, 则阻碍晶界移动。
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
3、热压烧结 对于同一材料而言,压力烧结与常压烧结相比,烧
结温度低的多,烧结体中气孔率也低,所得的烧结体 致密。且较低的温度抑制了晶粒生长,具有较高的强 度。
① 一般热压法
② 高温等静压法
1.4 特种陶瓷的烧结
1.4.2 特种陶瓷的烧结方法
3、热压烧结 ① 一般热压法
1.4 特种陶瓷的烧结
如何改变材料性质:
1、 =f(G-12)
G 强度
断裂强度
晶粒尺寸
2、气孔 强度(应力集中点); 透明度(散射); 铁电性和磁性。
1.4 特种陶瓷的烧结
收缩
a
收缩
b
c
收缩
1.4 特种陶瓷的烧结
烧结:
陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称;随着 温度的上升和时间的延长,固体颗粒相互键联,晶粒 长大,空隙(气孔)和晶界逐渐减少,通过物质的传 递,其总体积V 、气孔率 、强度 、致密度 ,成 为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体的过程。
特种陶瓷的成型方法

¾ 干压等静压成型的特点:
¾ 干式等静压更适合于生产形状简单的长形、壁薄、 管状制品。
¾ 这种方法可连续操作,操作周期短,适用于成批生 产。但产品规格受限制,因为加压塑性模不能经常 更换。
目前大量使用的主要是湿袋法。
3.热等静压成型
热等静压也称为高温等静压,是用金属箔代替橡皮 模,用气体代替液体,使金属箔内的粉料均匀受压。 通常所用的气体为氦气、氩气等惰性气体。结。
特种陶瓷的主要成型方法可分为: ① 压力成型方法,如干压成型、冷等静压成型、干袋式
等静压成型等。 ② 可塑成型方法,如可塑毛坯挤压、轧膜成型等。 ③ 浆料成型方法,如料浆浇注、离心浇注、流延成型、
热压铸等。 ④ 注射成型。 ⑤ 其他成型方法。如压滤法、固体自由成型制备技术、
直接凝固注模成型、温度诱导成型、电泳沉积成型等。
挤压成型时将真空练制的泥 料放入挤制机内,这种挤制 机一头可以对泥料施加压力, 另一头装有机嘴即成型模具。 通过更换机嘴,能挤出各种 形状的坯体。也有将挤制嘴 直接安装在真空练泥机上, 成为真空练泥挤压机,挤出 的制品性能更好。
棒和管材的挤压成型
Á 挤压机适合挤制棒状、管状(外形可以是圆形成多 角形,但上下尺寸大小一致)的坯体,然后待晾干 后,可以再切割成所需长度的制品。一般常用挤 制φl~30 mm的管、棒及壁厚可小至0.2mm左右细 管等。随着粉料质量和泥料可塑性的提高,也用 来挤制长100~200mm,厚0.2~3mm片状坯膜,半 干后再冲制成不同形状的片状制品,或用来挤制 100~200孔/cm2的蜂窝状或筛格式穿孔瓷制品。
3 4~ 12 14 17 18 20 25 30 40 50 10
0. 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0 2.0 2.5 3.5 5.5 7.5 2
特种陶瓷生产工艺,过程及设备

特种陶瓷生产工艺,过程及设备特种陶瓷,那可是陶瓷家族里的“高精尖”成员呢。
特种陶瓷的生产工艺啊,就像是一场精心编排的舞蹈。
最开始得选原料,这原料可不能随便挑,就好比盖房子选地基材料一样重要。
要是原料选不好,后面的一切都白搭。
这原料啊,得是那些具有特殊性能的粉末,像氧化铝粉末之类的,纯度还得高,杂质就像捣乱的小坏蛋,要尽可能地少。
原料选好后就到了成型这一步。
成型就像是把松散的泥土捏成一个形状。
有好几种成型方法呢。
比如说干压成型,这就像是把面粉使劲儿压实做成饼一样,给原料粉末加上压力,让它变成我们想要的形状,不过这得控制好压力大小,压力小了形状不牢固,压力大了可能就压坏了。
还有注射成型,这个就比较神奇了,就像给原料加上了魔法药水,把原料和粘结剂混合起来,让它们变得像橡皮泥一样,可以捏出各种复杂的形状,像那些有精细内部结构的陶瓷部件就靠这个方法。
再然后就是烧结了。
烧结简直就是给陶瓷来一场烈火中的洗礼。
把成型后的陶瓷放到高温环境里,温度高得吓人,就像把东西放到太阳中心似的。
在这个过程中,陶瓷内部的结构会发生很大的变化,那些粉末之间的空隙会变小,陶瓷会变得更加致密坚硬。
这就像一群分散的士兵,经过训练之后变得紧密团结起来,形成一个坚不可摧的队伍。
烧结的温度、时间等条件都得精确控制,不然这陶瓷的性能就会大打折扣。
说到特种陶瓷的生产过程,那是环环相扣的。
从原料的选择到最后的烧结,每个环节都像是链条上的一环,缺了哪一个都不行。
就像做一道好菜,从选材到烹饪再到最后的调味,少了一步,这菜的味道就不对了。
再讲讲特种陶瓷生产的设备。
那设备啊,就像特种陶瓷的亲密战友。
比如说球磨机,这球磨机就像一个超级大力士在搅拌原料。
里面有很多球,它们不停地滚动、撞击,把原料研磨得细细的,就像把大石头磨成小沙子一样。
还有烧结炉,这烧结炉可不得了,它能提供高温环境,就像一个大火炉,能把陶瓷烧得妥妥当当。
而且这烧结炉的温度控制精度很高,就像一个神枪手,能准确击中目标温度。
特种陶瓷制备工艺
特种陶瓷制备工艺采用高度精选的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加工,具有优异特性的陶瓷称为特种陶瓷。
由于不同的化学组分和显微结构而决定其具有不同的性质和功能,如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、光电、电光、声光、磁光、超导、生物相容性等。
由于绝缘特殊,这类陶瓷可运用于高温、机械、电子、宇航、医学工程等方面,成为近代尖端科技技术的重要组成部分。
特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步:第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成型、第三步是烧结。
一、陶瓷粉体的制备粉体的制备方法有:固相法、液相法、和气相法等。
1.固相法:化合反应法:化合反应一般具有以下的反应结构式:A(s)+B(s)→C(s)+D(g)两种或两种以上的固态粉末,经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末,有时也伴随一些气体逸出。
钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。
等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑该固相化学反应在空气中加热进行。
生成用于PTC制作的钛酸钡盐,放出二氧化碳。
但是,该固相化合反应的温度控制必须得当,否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。
热分解反应法:用硫酸铝铵在空气中进行热分解,就可以获得性能良好的Al2O3粉末。
氧化物还原法:特种陶瓷SiC、Si3N4的原料粉,在工业上多采用氧化物还原方法制备,或者还原碳化,或者还原氧化。
例如SiC粉末的制备,是将SiO2与粉末混合在1460~1600℃的加热条件下,逐步还原碳化。
其大致历程如下:SiO2+C→SiO+CO↑SiO+2C→SiC+CO↑SiO+C→Si+CO↑Si+C→SiC2.液相法:由液相法制备粉末的基本过程为:金属盐溶液→盐或氢氧化物→氧化物粉末所制得的氧化物粉末的特性取决于沉淀和热分解两个过程。
热分解过程中,分解温度固然是个重要因素,然而气氛的影响也很明显。
第3章特种陶瓷成型与烧结方法
第3章特种陶瓷成型与烧结方法特种陶瓷是一类具有特殊性能的陶瓷材料,通常用于高温、高压、高耐磨、高绝缘等领域。
特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到决定性的影响。
本章将介绍特种陶瓷的常见成型方法和烧结方法。
特种陶瓷的成型方法主要有浇注成型、压制成型和注射成型。
浇注成型是将特种陶瓷浆料倒入模具中,通过自然沉降或震动使浆料填充到模具的各个角落。
浇注成型适用于形状复杂、尺寸大、精度要求不高的陶瓷制品。
压制成型是将特种陶瓷粉末加入模具中,然后通过机械压力使粉末充分密实,形成所需形状的瓷坯。
压制成型适用于制备形状简单、尺寸小、精度要求高的陶瓷制品。
常见的压制成型方法有干压成型和等静压成型。
干压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中,然后通过机械压力进行压制,将粉末压制成所需形状的瓷坯。
干压成型适用于成型粘度较低的陶瓷粉末,常用于制备砖瓦、石材等制品。
等静压成型是将特种陶瓷粉末加入模具中,然后通过高压、高温等条件进行压制,使粉末充分结合,在模具中形成所需形状的瓷坯。
等静压成型适用于高度致密的特种陶瓷制品,如金刚石、硼氮、氧化锆等。
注射成型是将特种陶瓷浆料注入到模具中,然后通过压力使浆料填满整个模具,形成所需形状的瓷坯。
注射成型适用于形状复杂、尺寸小、精度要求高的特种陶瓷制品。
特种陶瓷的烧结方法主要有传统烧结、微波烧结和等离子烧结。
传统烧结是将特种陶瓷瓷坯置于高温炉中,在一定的温度范围内进行长时间的烧结。
传统烧结适用于大多数特种陶瓷材料,可以使陶瓷材料的结合力和致密度得到提高。
微波烧结是利用微波的加热效应,将特种陶瓷瓷坯置于微波场中进行加热和烧结。
微波烧结可以实现快速、均匀的烧结,可以提高特种陶瓷材料的性能。
等离子烧结是利用等离子体的高温、高能量特性,对特种陶瓷瓷坯进行加热和烧结。
等离子烧结可以在较短的时间内实现高温烧结,能够提高特种陶瓷材料的致密度和光滑度。
总之,特种陶瓷的成型与烧结方法对其最终性能起到重要的影响。
特种陶瓷的制备方法
特种陶瓷的制备方法
特种陶瓷是指具有特殊功能和性能的陶瓷材料,常用于高科技领域。
其制备方法主要包括以下几种:
1. 粉末冶金法:将陶瓷原料粉末混合后,在高温下通过压制和烧结等过程将其固化成块状材料。
常见的方法有热等静压、冷等静压、热等静压烧结等。
2. 溶胶-凝胶法:将陶瓷前驱体通过溶胶-凝胶过程进行制备。
首先将溶胶中的金属离子或无机化合物通过水解、缩聚或聚合等反应形成凝胶,然后通过热处理将凝胶转化为陶瓷材料。
3. 化学气相沉积法:通过将气体中的化学物质在高温下分解反应,使分解产物沉积在基底表面形成陶瓷薄膜。
常见的方法有化学气相沉积、热分解和物理气相沉积。
4. 电化学沉积法:在电化学工作电极上通过电化学反应将金属离子还原成金属沉积在基底上形成陶瓷薄膜。
通常包括电化学沉积、电化学离子共沉积等方法。
5. 激光烧结法:利用高能激光束对陶瓷粉末进行加热和烧结,使其瞬间熔融并结合成致密的陶瓷材料。
该方法具有快速、高效、精密的特点,适用于制备复杂形状和高精度的特种陶瓷。
以上是常见的特种陶瓷制备方法,不同方法适用于不同的特种陶瓷材料和要求。
在实际应用中,通常会根据具体需求选择合适的制备方法。
第二章特种陶瓷成型工艺思考题及答案
第二章特种陶瓷成型工艺1、什么是成型?特种陶瓷的主要成型方法可分为哪些?成型:将坯料制成具有一定形状、尺寸、孔隙和强度的坯体(生坯)的工艺过程。
2、坯料成型前原料预处理的5种方式。
1、原料煅烧2、原料的混合3、塑化4、造粒5、瘠性物料的悬浮3、原料煅烧的3个目的。
具体说明常用原料(氧化铝、氧化镁、滑石、二氧化钛)煅烧的目的。
煅烧的主要目的:① 去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等,提高原料的纯度。
② 使原料颗粒致密化及结晶长大,可以减少在以后烧结中的收缩,提高产品的合格率。
③ 完成同质异晶的晶型转变,形成稳定的结晶相,如γ-Al2O3煅烧成α-Al2O34、特种陶瓷原料混合的基本形式有哪两种?干混和湿混5、塑化的定义、原因及常用的塑化剂种类和组成。
塑化:是指利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性过程。
传统陶瓷中有可塑性粘土,本身有良好的成型性能。
但特种陶瓷粉体中,几乎不含粘土,都是化工原料,这些原料没有可塑性。
因此,成型之前先要塑化。
塑化剂通常为有机塑化剂和无机塑化剂。
塑化剂通常由三种物质组成:a.粘结剂:能粘结粉料,如聚乙烯醇PVA、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素等。
b.增塑剂:溶于粘结剂中使其易于流动,通常为甘油等。
c.溶剂:能溶解粘结剂、增塑剂并能和坯料组成胶状物质,通常有水、无水乙醇、丙酮、苯等。
6、塑化剂对坯体性能的影响。
(1)还原作用的影响:将会同坯体中某些成分发生作用,导致还原反应,使制品的性能变坏,特别是易还原的TiO2和钛酸盐。
因此,焙烧工艺要特别注意。
(2)对电性能的影响:由于塑化剂挥发时产生一定的气孔,也会影响到制品的绝缘性能。
粘结剂越多,气孔越多,击穿电压越低。
(3)对机械强度的影响:塑化剂挥发是否完全、塑化剂用量的大小,会影响到产生气孔的多少,从而将影响到坯体的机械强度。
(4)塑化剂用量的影响一般塑化剂的含量越少越好,但塑化剂过低,坯体达不到致密化,也容易产生分层。
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第二章特种陶瓷的成型工艺粉料制备成型工艺陶瓷烧结第三节成型工艺引起材料破坏的缺陷大多源于坯体中,即形成于成型过程,成型过程造成的缺陷往往是陶瓷材料的主要危险缺陷,控制和消除这些缺陷的产生是人们深入研究成型工艺的主要原因。
恰当的成型工艺可以有效地降低烧结温度和坯体收缩率,加快致密化进程,减少烧结制品的机加工量,消除和控制烧结过程中的开裂、变形、晶粒长大等缺陷,调控界面结构组成。
因此,成型工艺是制备高性能陶瓷及其部件的关键。
成型就是将坯料制成具有一定形状尺寸¾成型就是将坯料制成具有一定形状、尺寸、孔隙和强度的坯体(生坯)的工艺过程。
¾成型技术和方法丰富、广泛,且具有不同的特点。
¾特种陶瓷成型方法的选择,是根据制品的性能要求、形状、大小、厚薄、产量和经性能要求形状大小厚薄产量和经济效益等方面进行的。
第节第一节配料计算在特种陶瓷工艺中,配料对制品的性能和以后各道工序影响很大,必须认真进行,否则将会带来不可估量的影的含量变动响。
例如,PZT压电陶瓷的配料中,ZrO20.5~0.7%时,Zr/Ti比就从52/48变到54/46,从下图可以看到,此时PZT陶瓷极化后的介电常数的变动是很大的。
PZT压电陶瓷配方组成点多半是靠近相界线,由于相界线的组成范围很窄,一旦组成点发生偏离,制品性能波动很的组成范围很窄旦组成点发生偏离制品性能波动很大,甚至会使晶体结构从四方相变到立方相。
第一节配料计算常用的配料计算方法有两种:一种是按化学计量式进行常用的配料计算方法有两种:种是按化学计量式进行计算,一种是根据坯料预期的化学组成进行计算。
1、按化学计量式计算Ca(Ti 0.54Zr 0.46)O 3,(Ba 0.85Sr 0.15)TiO 3其化学分子式的特点与相似其化学分子式的特点:与ABO 3相似,A 位置上和B 位置上各元素右下角系数的和等于1。
例如,(Ca 0.85Ba 0.15)TiO 3可以C TiO C B 看成是CaTiO 3中有15%的Ca 被Ba 取代了。
同样,Ca(Ti 0.54Zr 0.46)O 3为CaTiO 3中有46%的Ti 被Zr 取代了。
明确化学分子式的意义后就可以通过化学分子式计算各原明确化学分子式的意义后,就可以通过化学分子式计算各原料的质量分数。
这种方法也叫化学式计量方法。
第一节配料计算已知:物质的质量= 该物质的摩尔数×摩尔质量计算出各种原料在坯料中的质量百分比。
设各种原料的质量分n)别为m i (i=1,2,…n);各原料的摩尔数分别为x i ;各原料的摩尔质量分别为M i ,则各原料的质量为:m i =x i M i知道了各种原料的质量就可求出各原料的质量百分比知道了各种原料的质量,就可求出各原料的质量百分比。
设质量百分比为Ai 则①以原料纯度100%计算,但实际原料不可能有这么高的纯度,精确计算时应予以修正。
m’(实际的质量)=m(理论质量/P (纯度)实() ②原料中如有水分则需烘干,否则要扣除水分。
在配方计算时,原料有氧化物(如MgO ),也有碳酸盐(MgCO 3)以及其它化合物。
其计算标准一般根据所用原料化学分子式计算最为简便。
只要把主成分按摩尔数计算配入坯料中即可。
对于用铅类氧化物配料,如果用1mol PbO 配料,则得到的PbO 为1摩尔,如果用1mol Pb 3O 4时,则得到的PbO 就是3摩尔。
例1:配方为(Ba 085Sr 015)TiO ,采用BaCO ,(0.850.15)33SrCO 3 ,TiO 2原料进行配料,计算出各原料的质量百分比。
(P44)配料项目摩尔x i 摩尔质量M 原料质量m =x M 质量百分比i i i i BaCO 30.85015197.3514763167.75221562.1748208SrCO 3TiO 20.151.00147.6379.922.1579.908.20829.615269.80 99.9973∑3∑1i i m==1i i A ==2、根据坯料预定的化学组成进行配料计算。
知坯料的化学组成如下例2:已知坯料的化学组成如下化学组成Al O MgO CaO SiO 23g 2wt%93 1.3 1.0 4.7用原料氧化铝、滑石、碳酸钙、苏州高岭土配制,求出其质量百分组成量百分组成。
[解] 设:氧化铝、碳酸钙的纯度为100%;3MgO •4SiO •H O )其理论组成为滑石为纯滑石(3MgO • 4SiO 2• H 2O ),其理论组成为MgO 31.7%,SiO 263.5%,H 2O 4.8%;•2H O )其理论组 苏州高岭土为纯高岭土(Al 2O 3•2SiO 2• 2H 2O ),其理论组成为Al 2O 3 39.5%,SiO 2 46.5%,H 2O 14%。
①CaO 只能由CaCO 3引入,因此引入质量为1(以100为基准)C CO3=1/0.5603=1.78的CaO ,需CaCO 3的质量为:M CaCO31/0.5603 1.78②MgO 只能由滑石引入:M 滑石=1.3/0.317=4.10③SiO 由高岭土和滑石同时引入:2M 高岭土=(4.7-由滑石引入的SiO 2质量)/0.465=(4.7-4.10×0.635)/0.465=4.51④工业纯Al 2O 3的引入质量为:M Al2O3=93-由高岭土引入的质量=93-4.51×0.395=91.22 ⑤⑤引入原料的总质量为:m=1.78+4.10+4.51+91.22=101.61配方用原料的质量百分数为⑥配方用原料的质量百分数为:CaCO 3=1.78/ m ×100%=1.75% 41/100%403%滑石=4.1/ m ×100%=4.03%高岭土=4.51/m ×100%=4.44%=9122/m 100%=8977%工业纯氧化铝=91.22/m ×100%=89.77%练习0950050540461:若配制(Pb 0.95Sr 0.05)(Ti 0.54Zr 0.46)O 3,采用的原料有Pb 3O 4,SrCO 3 ,TiO 2原和ZrO 2料进行配料,计算出各原料的质量百分比。
(依次为85.87%,0.97%,5.69%,7.47%)练习已知某长滑石瓷配方的化学组成如下表所2;已知某长滑石瓷配方的化学组成如下表,所用原料分别为滑石、碳酸钙、苏州高岭土、氧化铝和氧化锌,求出其质量百分组成。
化学组Al 2O 3MgO CaO SiO 2ZnO 成wt%429 1.062433(滑石85.93%,高岭土8.08%,ZnO3.76%,碳酸钙1.67%,氧化铝0.56%)1i i m ==∑1i i A ==∑第二节坯料预处理第节料预处坯料成型前的原料处理:1、原料煅烧2、原料的混合3、塑化4、造粒5、瘠性物料的悬浮一、原料煅烧煅烧的主要目的:①去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等,提高原料的纯度。
②使原料颗粒致密化及结晶长大,可以减少在以后烧结中的收缩,提高产品的合格率。
收缩提高产品的合格率③完成同质异晶的晶型转变,形成稳定的结晶相,如γ-Al2O3-Al煅烧成αAl2O3原料煅烧目的煅烧条件Al2O3使Al2O3Al2O3常用原料的煅烧目的与煅烧条件Al2O3 γ-Al2O3转化为α-Al2O3, 提高原料纯度,改善产品性能。
采用H3BO3作添加剂时,预烧温度1400~1450℃左右,保温2 -3h ;采用NH4F 作添加剂时,预烧温度1250℃,保温1-2h ,还原气氛;MgO提高MgO 的活性,改善水预烧温度在1400℃以上,氧化气氛化性能滑石破坏滑石的层状结构,避免定向排列,降低收缩,减少瓷预烧温度一般在1300~1500℃之间,加矿化剂(如苏州土,硼酸,碳酸钡等)可降件开裂,同时也有利于粉磨。
低预烧温度,含Fe2O3时,可采用还原气氛使其晶型由板钛矿锐钛预烧温度一般在TiO2使其晶型由板钛矿、锐钛矿型转化为高温稳定的金红石型,性能好,介电常数大预烧温度般在1270-1290℃(氧化气氛)数大。
二、原料的混合混料的两种基本形式干混和湿混混料的两种基本形式:干混和湿混就均匀混合要求来说必须重视几点就均匀混合要求来说,必须重视几点:(1)加料的次序用量较多的用量少的原另外用量较¾微量的添加物主要用于材料的改性或促进烧结原料料大的原料微量的添加物主要用于材料的改性或促进烧结。
¾用量很少的原料就夹在两种用量较多的原料中间可以防止其粘在球磨筒的筒壁上或粘在间,可以防止其粘在球磨筒的筒壁上,或粘在研磨体上,造成坯料混合不均匀,以至于使制品性能受到影响品性能受到影响。
(2)加料的方法¾在特种陶瓷中,有时少量的添加物并不是一在特种陶瓷中有时少量的添加物并不是种简单的化合物,而是一种多元化合物。
不经预先合成依简单化合物逐次加入会¾不经预先合成,依简单化合物逐次加入,会产生混合不均匀和称量误差,并会产生化学计量的偏离,而且物质的量越小,产生的误差就量的偏离而且物质的量越小产生的误差就越大,这样会影响到制品的性能,达不到改性的目的。
的目的¾必须事先合成为某一种化合物,然后再加进去这样既不会产生化学计量偏离又能提高去,这样既不会产生化学计量偏离,又能提高添加作用。
(3)湿法混合时的分层由于原料的密度不同,特别是当含密度大的原料,料浆又较稀时,更容易产生分层现象。
对于这种情况,应在烘干后仔细地进行混合,然后过筛,这样可以减少分层现象。
(4)球磨筒(或混合用器)的使用混合设备最好能够专用,或者至少同一类型的坯料应专用。
避免引进杂质而影响到配方组成,从而影响到制品的性能。
三、粉料的塑化1)可塑性及塑化的定义:)可塑性及塑化的定义可塑性是指坯料在外力作用下发生无裂纹的形变,当外力去掉后不再恢复原状的性能。
塑化:是指利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。
2)为什么?传统陶瓷中有可塑性粘土,本身有良好的成型性能。
但特陶中,几乎不含粘土,都是化工原料,这些原料没有可塑性。
因此,成型之化工原料这些原料没有可塑性因此成型之前先要塑化。
塑化剂通常为有机塑化剂和无机塑化剂3)塑化剂通常为有机塑化剂和无机塑化剂,对于特陶,一般采用有机塑化剂。
塑化剂通常由三种物质组成塑化剂通常由三种物质组成:a.粘结剂:能粘结粉料,如聚乙烯醇PVA、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素等。
b.增塑剂:溶于粘结剂中使其易于流动,通常为甘油等。
c.溶剂:能溶解粘结剂、增塑剂并能和坯料组成胶状物质,通常有水、无水乙醇、丙酮、苯等。
塑化剂的选择要根据成型方法、物料性质、制品性能要求塑化剂的价格以及塑化剂烧结时能否性能要求、塑化剂的价格以及塑化剂烧结时能否排除及排除温度范围等决定。