特种陶瓷课件2章特种陶瓷成型工艺

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1、第2章特种陶瓷成型工艺第一节配料计算与制备一、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(Ti0.54Zr0.46)O3，(Ba0.85Sr0.15)TiO3上述化学分子式的特点：与ABO3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，(Ca0.85Ba0.15)TiO3可以看成是CaTiO3中有15%摩尔的Ca被Ba取代了。同样，Ca(Ti0.54Zr0.46)O3为CaTiO3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料的质量分数，

2、以及各原料的质量分数组成。这种方法也叫化学式计量方法。已知：物质的质量=该物质的摩尔数×该物质的摩尔质量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）②原料中如有水分则需烘干，否则要扣除水分。例1：配方为(Ba0.85Ca0.15)TiO3，采用BaCO3，CaCO3，TiO2原料进行配料，计算出各原料的质量百分比。[见表2-1（P44）]2、根据坯料预定的化学组成进行配料计算。例2：已知坯料的化学组成如下用原料氧化铝、滑石、碳酸钙、苏州高岭土配制，求出其质量百分组成。[解]设：氧化铝、碳

3、酸钙的纯度为100%；滑石为纯滑石（3MgO•4SiO2•H2O），其理论组成为MgO31.7%，SiO263.5%，H2O4.8%；苏州高岭土为纯高岭土（Al2O3•2SiO2•2H2O），其理论组成为Al2O339.5%，SiO246.5%，H2O14%。化学组成Al2O3MgOCaOSiO2wt%931.31.04.7①CaO只能由CaCO3引入，因此引入质量为1（以100为基准）的CaO，需CaCO3的质量为：MCaCO3=1/0.5603=1.78②MgO只能由滑石引入：M滑石=1.3/0.317=4.10③SiO2由高岭土和滑石同时引入：M高岭土=（4.7

4、-由滑石引入的SiO2质量）/0.465=（4.7-4.10×0.635）/0.465=4.51④工业纯Al2O3的引入质量为：MAl2O3=93-由高岭土引入的质量=93-4.51×0.395=91.22⑤引入原料的总质量为：m=1.78+4.10+4.51+91.22=101.61⑥配方用原料的质量百分数为：CaCO3=1.78/m×100%=1.75%滑石=4.1/m×100%=4.03%高岭土=4.51/m×100%=4.44%工业纯氧化铝=91.22/m×100%=89.77%二、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

5、体、有机物等，从而提高原料的纯度。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-Al2O3三、原料的混合配料是否均匀混合，是技术的关键。1）加料的次序：先加用量多原料+微量原料+另一种用量较多原料，这样，可防止用量少的原料粘在球磨筒壁上或研磨体上。2）加料的方法：a.某些少量的多元化合物的添加剂，宜先合成为某一种化合物，然后再加进去为好。这样，可减少偏差。b.用混法混料时，比重大的在稀液中易分层，故宜用干法为好。3）球磨筒的使用：球磨筒（或混合用器）最好能够专用，或者至

6、少同一类型的坯料专用。否则，容易引进杂质影响到配方组成，从而影响到制品的性能。四、粉料的塑化1）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，成型之前先要塑化。2）可塑性：是指坯料在外力作用下发生无裂纹的形变，当外力去掉后再恢复原状的性能。3）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。4）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：a.粘结剂：能粘结粉料，如聚乙烯醇、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

7、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。5)塑化机理无机塑化剂：主要指粘土物质加水后能形成带电的粘土-水系统，从而使其具有可塑性和悬浮性。有机塑化剂：一般也是水溶性的，亲水的，有极性，在水中能生成水化膜，可被坯料粘结吸附；而且在瘠性粒子的表面上，既有一层水化膜，又有一层粘性强的有机高分子（呈蜷曲状），能把松散的粒子粘结在一起。水化膜使其具有流动性，从而使坯料具有可塑性。五、粉料的造粒1）为什么？对于特陶的粉料，一般希望越细越好，但对于成型，尤其是干压成型，粉料的假颗粒度越细，流动性反而不好，不