陶瓷注漿模具制作、泥漿性能、成型方法

1、陶瓷注漿模具制作、泥漿性能、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，一般為白色粉狀晶體，也有灰色和淡紅黃色等結(jié)晶體，屬于單斜晶系，其主要成分是硫酸鈣，按其中結(jié)晶水的多少又分為二水石膏和無水石膏，陶瓷工業(yè)制模生產(chǎn)應(yīng)用一般為二水石膏，就是利用二水石膏經(jīng)過 180 攝氏度左右的低溫煅燒失去部分結(jié)晶水后成為干粉狀，又可吸收水而硬化的特點(diǎn)。除天然石膏外，還有人工合成石膏。一般石膏調(diào)水?dāng)嚢杈鶆虻哪虝r(shí)間為2-8 分鐘，發(fā)熱反應(yīng)為5-8 分鐘，冷卻后即成結(jié)實(shí)堅(jiān)固的物體。理論上石膏與水?dāng)嚢钑r(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)需要的水量為18.6%；在模型制作過程中，實(shí)際加水量比此數(shù)值大的多，其目的是為了獲得一

2、定流動(dòng)性的石膏漿以便澆注，同時(shí)能獲得表面光滑的模型；多余的水分在干燥后留下很多毛細(xì)氣孔，使石膏模型具有吸水性。吸水率是石膏模型一個(gè)重要的參數(shù)，它直接影響注漿時(shí)的成坯速度。陶瓷用石膏模的吸水率一般在38-48%之間。石膏粉放置在干燥的地方，使用時(shí)不要濺到水，石膏袋子要干凈，嚴(yán)防使用過的石膏殘?jiān)蚱渌s物混入袋中。2、石膏漿的調(diào)制:（ 1） 準(zhǔn)備好盆和石膏粉；（ 2） 在盆中先加入適量的水，再慢慢把石膏粉沿盆邊撒入水中，一定要按照順序先加水再加石膏。（ 3） 直到石膏粉冒出水面不再自然吸水沉陷，稍等片刻， 就用攪拌棒攪拌，要快速有力、用力均勻。成糊狀即可。（ 4） 石膏在調(diào)制時(shí)的比例為：水：石膏=

3、1 ： 1.4-1.8 左右。（ 5） 注意挑除石膏漿里的硬塊和雜質(zhì)。3、模型翻制操作:常用的材料和工具有：鋼鋸條、鋸條刀，直尺三角板、毛刷、海綿、脫模劑等。a、 清理工作臺(tái)，把石膏母模清理干凈，在石膏母模上均勻涂抹脫模劑，一定注意各個(gè)部位必須均勻涂上，不能遺漏。b、按順序合模夾緊，并安放好各種模具內(nèi)配件。c、 調(diào)制石膏漿，緩緩注入圍好的空腔內(nèi)，并不斷攪動(dòng)或震動(dòng)石膏漿，使氣泡排出，直至注滿母模。d、靜置一段時(shí)間，等石膏發(fā)熱固化后，可開模，如不容易打開，可以用輕敲、氣沖、水沖泡等方法打開。e、 每塊模具做完，都要及時(shí)用鋼鋸條刮平修整，模具子口要吻合。f、做好的模具要烘干后用，烘干時(shí)溫度不得高于6

4、0攝氏度，以免模具粉化報(bào)廢。注意：整個(gè)制作模具的過程要求膽大心細(xì)，必須牢記涂抹脫模劑、開牙口、刮平。要求模具整體光滑，表面平整， 內(nèi)部光潔，不允許有飛棱和毛邊。二、注漿泥漿的質(zhì)量要求1 . 細(xì)度有恰當(dāng)?shù)募?xì)度并有一定的顆粒級配，泥漿細(xì)度是涉及泥漿流動(dòng)性、制品收縮、高溫液相、產(chǎn)品吸水率等的重要因素。它將會(huì)影響泥漿的懸浮性、滲透性及坯體的抗折強(qiáng)度，注漿成型所要求的泥漿細(xì)度比較嚴(yán)格。泥漿細(xì)度過粗，抗折強(qiáng)度低，造成較多的半成品破損，加工性能差。待別是雙面吃漿產(chǎn)品及立澆座便器等在雙面吃漿部位，易造成接觸不實(shí)，分層而在燒成中出現(xiàn)分層或凸起等現(xiàn)象，同時(shí)在燒成過程中，顆粒間接觸面少，瓷化不完全，產(chǎn)品吸水率大，易

5、出現(xiàn)風(fēng)驚、炸裂。泥漿細(xì)度的控制，首先是入磨前控制硬質(zhì)原料的粒度。它不僅影響到球磨的時(shí)間，而且影響到球磨后泥漿中的顆粒級配。目前我國在衛(wèi)生陶瓷的實(shí)際生產(chǎn)中，對粒度的控制普通用萬孔篩（250 目）篩余來表示。其實(shí)是不科學(xué)的。因?yàn)槲覀儚挠嘘P(guān)資料及實(shí)踐中得知，衛(wèi)生陶瓷泥漿中350 目篩篩余量在5 - 1 0 % ,小于1 0微米顆粒占4 4- 5 5 %的泥漿性能優(yōu)良。為達(dá)此目的，一方面要從配方上著手，另一方面要設(shè)法控制球磨前硬質(zhì)原料粒度。對泥漿粒度的檢驗(yàn)也應(yīng)按上述方法進(jìn)行。這對泥漿性能的穩(wěn)定較有好處。2 .水分在保證流動(dòng)性及成型性能的前提下,水分越少越好,通常為28%35%,生產(chǎn)上習(xí)慣用控制泥漿密度

6、來控制含水率， 泥漿密度一般為1.651.85g/cm3, 一般小件制品可取下限， 而大件制取其上限。3 .流動(dòng)性泥漿的流動(dòng)性要好，保證注漿時(shí)泥漿能充滿整個(gè)模型。生產(chǎn)上習(xí)慣用控制相對粘度即流動(dòng)度來控制流動(dòng)性。要求涂-4粘度計(jì)30s,陳腐后達(dá)到45s左右，相對粘度主要與泥漿的含水率和稀釋用電解質(zhì)的種類和數(shù)量有關(guān)，生產(chǎn)上通過加入電解質(zhì)來獲得含水率低、流動(dòng)性好的濃泥漿。4 .觸變性用稠化度來衡量,它等于100ml 泥漿在恩氏粘度計(jì)中靜置 30min 后流出時(shí)間與靜置30s 后流出時(shí)間的比值。一般希望泥漿稠化度較小，以便于管道輸送又能保證成坯。觸變性是指泥漿在靜止時(shí)粘性會(huì)增加，一經(jīng)攪拌或振動(dòng)，稠化的泥

7、漿又獲得流動(dòng)性，如再恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)，則又重新稠化，這種可逆變化的性能稱為觸變性。泥漿的觸變性主要來源于黏土性能及雜質(zhì)的我少，觸變性的測定方法，一般都有是測定兩次流動(dòng)時(shí)間，一次是攪拌后靜止一分鐘的流動(dòng)時(shí)間a, 一次是靜止 30 分鐘后的流動(dòng)時(shí)間b， b/a 叫做厚化系數(shù)。稍有觸變性的泥漿，坯體的加工性能要好些。如果觸變性太強(qiáng)，會(huì)使泥漿漏漿困難,排漿性不好，坯體還會(huì)出現(xiàn)糖心，易變形，模型的狹窄部位容易出現(xiàn)存漿裂，同時(shí)給操作帶來困難,根據(jù)有關(guān)資料介紹及證明肥復(fù)實(shí)踐。5 .懸浮性漿料中的固體顆粒能較長時(shí)間呈懸浮狀態(tài),這樣便于泥漿的輸送及貯存,在成型過程中也不易分層。6 .、泥漿的真空處理泥漿在制備、儲(chǔ)存

8、和輸送過程中，難免會(huì)混入一定數(shù)量的空氣。為了使制品表面光潔平具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的物理性能，在澆注前一般要對泥漿進(jìn)行真空脫氣處理，另外泥漿經(jīng)真空脫氣處理后還可以改善其流動(dòng)性。在盛滿泥漿的封閉式漿塔中，先用壓縮空氣進(jìn)行攪拌，作用是使泥漿的組合成均勻并保持懸浮狀態(tài)，減少分層現(xiàn)象，并使電解質(zhì)的作用更加完全。在攪拌過程中有一些細(xì)小的氣泡可以隨同壓縮空氣溢出，但是有大部分氣體仍殘留在泥漿中。如果不使用真空脫氣處理，泥漿中的大量氣體就無法排除這樣就容易使坯體產(chǎn)生氣泡、棕眼等缺陷。為保證制品的質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行真空脫氣處理，根據(jù)資料介紹，利用真空脫氣裝置，將50升泥漿經(jīng)真空處理10-15 分鐘，可使干坯及制品

9、的強(qiáng)度提高15-20。實(shí)踐證明，通常要用700-720mmHg 的真空度進(jìn)行 脫氣并保持一定時(shí)間，才能起到真空脫氣的作用，從而使干坯及制品的強(qiáng)度提高。三、注漿料的制備流程及選擇注漿料的制備流程大致與可塑料制備流程中泥漿壓濾前的流程相似。所不同的是注漿料中必須加入電解質(zhì)以稀釋泥漿，獲得流動(dòng)性好、含水率低的濃泥漿。泥漿稀釋泥漿的稀釋要控制下列工藝參數(shù)。1 .合理控制泥漿的密度和顆粒細(xì)度。當(dāng)泥漿的容積密度過大，或顆粒太細(xì)時(shí)，顆粒間距較小，顆粒間引力較大，泥漿的流動(dòng)阻力就大，當(dāng)引力大于膠粒間的斥力時(shí)就會(huì)聚沉，反之，如果泥漿的密度過小，或顆粒太粗，則會(huì)降低成坯密度和坯體強(qiáng)度，泥漿也會(huì)因顆粒沉淀而破壞穩(wěn)定

10、性。2 .添加電解質(zhì)及其稀釋機(jī)理根據(jù)泥漿的組成和性質(zhì)，選用合適的電解質(zhì)作稀釋劑是泥漿制備的重要措施之一。在粘土水系統(tǒng)中，粘土顆粒由于斷鍵、同晶取代（如硅氧四面體中的 Si4+被A13+所取代，鋁氧八面體中的 Al+ 被二價(jià)的Mg+、Ca+所取代），總是帶有電荷的（通常為負(fù)電 荷） 。由于化水化作用，被粘土顆粒吸附的只能是水化陽離子。距離粒子表面越遠(yuǎn)，引力也越弱，吸附陽離子濃度就越小，粘土顆粒周圍形成包括吸附層和擴(kuò)散層的水化膜。粘土膠團(tuán)開成了三個(gè)不同層次：膠核 （粘土顆粒本身）、 膠粒 （膠核加吸附層）、 膠團(tuán) （膠粒加擴(kuò)散層）， 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)見圖3-4-11 。當(dāng)粘土顆粒移動(dòng)時(shí)，只有吸附層隨之移動(dòng)

11、。吸附層表面對溶液存在電位差，稱之為 工電位。膠粒的工電位大，則膠粒間的斥力大，不易相互聚合產(chǎn)生絮凝從而使泥漿穩(wěn)定，流動(dòng)性也好。工電位主要取決于擴(kuò)散層厚度和膠核表面電荷密度并 與它們成正比關(guān)系。電解質(zhì)中的一價(jià)陽離子（H+除外）的電價(jià)比二價(jià)、三價(jià)的要小，但水化離子的半徑卻比二價(jià)三價(jià)陽離子的大，因此在泥漿中加入由一價(jià)陽離子（Na+）組成的電解質(zhì)后，由于一價(jià)離子（H+除外）吸附能力弱，所以進(jìn)入膠團(tuán)吸附層的離 子數(shù)少，使整個(gè)膠粒呈現(xiàn)的負(fù)電荷較多。同時(shí)，一價(jià)離子水化能力強(qiáng)，進(jìn)入擴(kuò)散層厚度增加，水化膜加厚，導(dǎo)致 工電位增加使泥漿的穩(wěn)定性、流動(dòng)性增強(qiáng)。此外，泥漿的pH 值對泥漿的穩(wěn)定也有重要意義，因?yàn)檎惩令w

12、粒是片狀的，一般邊上帶正電，面上帶負(fù)電，如果加入電解質(zhì)后使溶液呈堿性O(shè)H-過剩）則可使部分顆粒邊上也帶負(fù)電，從而防止顆粒的邊 -面之間因帶不同電荷而相互吸引導(dǎo)致凝聚，促使泥漿稀 釋。陶瓷工業(yè)用電解質(zhì)分無機(jī)和有機(jī)兩大類（多為相應(yīng)鈉鹽）,其中最常用字的有水玻璃 純堿(Na2CO3)三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、腐殖酸鈉等。生產(chǎn)是常常同時(shí)使用水玻璃和純堿作電解質(zhì)以調(diào)整吸漿速度和坯體強(qiáng)度。水玻璃與純堿的質(zhì)量比可取1： 3。 單用水玻璃的泥漿成坯時(shí)泥漿滲水性差，易粘模，坯體致密，強(qiáng)度較大；而單用純堿的泥漿成坯體疏松吸漿速度快、脫模快，但干坯強(qiáng)度小。在使用水玻璃時(shí)要選用適當(dāng)?shù)哪?shù)，即 SiO2/Na2O 的比值

13、，通常取3左右。純堿必須防止受潮，變成 NaHCO3,從 而使泥漿絮凝。電解質(zhì)的用量要合適，太少不能充分置換H+、Ca2+等，太多則會(huì)使部分?jǐn)U散層離子壓入吸附層，使 膠粒的凈電荷減少，擴(kuò)散層厚度減少，導(dǎo)致顆粒工電位減小， 泥漿發(fā)生絮凝。四、注漿成型操作:注漿成型主要是利用石膏模具吸收水分的特性，使泥漿吸附在模具壁上而形成均勻的泥層，在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的厚度，再傾倒出多余的泥漿，在模具中的其余泥層水分繼續(xù)受石膏模具吸收而逐漸硬化，經(jīng)干燥并產(chǎn)生體積收縮與模 具脫離，即獲得完好的粗坯。(1)模具的準(zhǔn)備和清理包括：按標(biāo)準(zhǔn)對新模型進(jìn)行檢查，模型內(nèi)表面有油污及殘缺的地方必須清除干凈，新模型的水分一般為

14、6 8，但形狀復(fù)雜小而薄的可以高一些，反之則可低一些，最低不小于4%;模型的烘干，一般控制在室溫2835溫度，防止因干燥不均而使制品變形：使用前要將模型上附著的灰土等雜質(zhì)清除干凈，使模型能對合嚴(yán)實(shí)以避免跑漿漏泥；增強(qiáng)坯體在模型上的附著力，有利于防止雜質(zhì)對坯體造成污染。(2)對模型吃漿面根據(jù)脫模情況刷模，分刷滑石粉和刷水(包括清水和泥漿水)。當(dāng)脫模困難時(shí)刷滑石粉，用細(xì)紗布包裹滑石粉在吃漿面上輕輕拍打；如脫模時(shí)發(fā)現(xiàn)模具不掛坯，則可少刷滑石粉或者不刷滑石粉，不刷滑石粉仍不掛坯的就要用清水或者泥漿水擦模。(3)正確進(jìn)行組裝對已處理好需要組合使用的模型，對正合嚴(yán)、夾緊、塞緊注漿管和微氣壓管準(zhǔn)備注漿。(4

15、)泥漿要做到漿內(nèi)無泥塊、雜質(zhì)，不可隨意加水。經(jīng)真空濾氣后打入注漿管道。(5)將泥漿輕緩地注滿模型，應(yīng)避免 “泥漿沖擊”造成斑點(diǎn)、圈紋等缺陷。(6)使用試驗(yàn)澆注杯，判斷正確的放漿漿時(shí)間，從而達(dá)到要求的澆注件厚度。(7)回漿時(shí)應(yīng)預(yù)先敞開氣孔，避免“抽吸”現(xiàn)象。目前有三種空漿方法：自然壓力回漿，即利用管道的坡度，將放出的泥漿在自然壓力下流回泥漿池；利用泥漿泵，通過回漿管道，將管道及模型里多余的泥漿抽回泥漿池，這種方法往往因管道漏氣影響效果；氣壓回漿，即利用注漿線上的微壓氣管打入壓縮空氣，壓出泥漿，回漿壓力控制在0.01 0.015Mpa。(8)判斷脫模所要求達(dá)到的固化程度(鞏固時(shí)間)。太早，注件會(huì)塌下來：太遲，注件收縮并且在受到模子束縛的地方會(huì)自行裂開，造成廢品。一般此過程約為吃漿時(shí)間的一半。(9)脫模時(shí)坯體的含水率約在19%20%, 一般看模具注漿口與坯體分離0.5-1 毫米時(shí)，即可逆合模順序開模，小心取出坯體。較軟的注件在脫