無(wú)機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)五

無(wú)機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)五第1頁(yè)/共50頁(yè)

在陶瓷材料的生產(chǎn)中，泥漿粘度，厚化度與滲透性是否恰當(dāng)，將影響球磨、輸送、貯存、榨泥和上釉等生產(chǎn)工藝。特別是注漿成型時(shí)，將直接影響澆注制品的質(zhì)量。如何調(diào)節(jié)和控制泥漿的流動(dòng)度，厚化度與滲透性，對(duì)于滿足生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有重要意義。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解泥漿的稀釋原理，如何選擇稀釋劑確定其用量。

2.了解泥漿性能對(duì)陶瓷生產(chǎn)工藝的影響.。

3.掌握泥漿相對(duì)粘度、厚化度的測(cè)試方法及控制方法。第2頁(yè)/共50頁(yè)二.基本原理泥漿在流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部存在著摩擦力。內(nèi)摩擦力的大小一般用“粘度”的大小來(lái)反映，粘度的倒數(shù)即為流動(dòng)度。相對(duì)粘度純液體和真溶液可根據(jù)泊賽定律測(cè)定其絕對(duì)粘度。對(duì)于泥漿這種具有一定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的懸浮體和膠體系統(tǒng)，一般只測(cè)定其相對(duì)粘度(即泥漿與水在同一溫度下，流出同體積所需時(shí)間之比)。粘度越大，流動(dòng)度就越小。第3頁(yè)/共50頁(yè)厚化度當(dāng)流動(dòng)著的泥漿靜止后，常會(huì)產(chǎn)生凝聚沉積而稠化。這種現(xiàn)象稱為稠化性。這種稠化的程度即為厚化度。

泥漿的流動(dòng)度與厚化度，取決于泥料的配方組成。即所用粘土原料的礦物組成與性質(zhì)，泥漿的顆粒分散和配制方法，水分含量和溫度，使用電解質(zhì)的種類。第4頁(yè)/共50頁(yè)

在工業(yè)生產(chǎn)中陶瓷一般是澆注成型，泥漿的流動(dòng)度（或粘度）在很大程度上又控制著陶瓷澆注成型的坯體質(zhì)量，影響著坯體的密度、厚度及吃漿速度。為了獲得含水率低，又具有良好流動(dòng)性和穩(wěn)定性的泥漿?？s短澆注時(shí)間，必須給泥漿摻入添加劑，常規(guī)的為電解質(zhì)添加劑。電解質(zhì)作用原理及種類見(jiàn)書(shū)P218～219。實(shí)踐證明，電解質(zhì)對(duì)泥漿流動(dòng)性等性能的影響是很大的，即使在含水量較少的泥漿內(nèi)加入適量電解質(zhì)后，也能得到象含水量多時(shí)一樣或更大的流動(dòng)度。而確定合理的電解質(zhì)配比，不能憑理論推測(cè)，應(yīng)根據(jù)具體原料和操作條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

第5頁(yè)/共50頁(yè)

稀釋泥漿的電解質(zhì)，可單獨(dú)使用或幾種混合使用，其加入量必須適當(dāng)。若過(guò)少則稀釋作用不完全，過(guò)多反而引起凝聚。適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)加入量與合適的電解質(zhì)種類，對(duì)于不同粘土必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。一般電解質(zhì)加入量控制在不大于0.5%(對(duì)于干料而言)的范圍內(nèi)。

在選擇電解質(zhì)，并確定各電解質(zhì)的最適宜用量時(shí)，一般是將電解質(zhì)加入粘土泥漿中，并測(cè)該泥漿的流動(dòng)度。對(duì)泥漿膠體，流動(dòng)度用相對(duì)粘度來(lái)表示，即測(cè)定泥漿與水在同一溫度下，流出同一體積所需流出的時(shí)間之比來(lái)表示。

第6頁(yè)/共50頁(yè)三．實(shí)驗(yàn)器材

1．涂-4粘度計(jì)

2.其它

(1)粘度計(jì)承受瓶；

(2)天平；

第7頁(yè)/共50頁(yè)

(5)滴定管；(6)秒表；

(7)量筒；(8)泥漿杯。第8頁(yè)/共50頁(yè)四．試樣要求與制備

1.配制電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液（有時(shí)也可直接加入）配制濃度為5％或10％的NaCO3，水玻璃等不同電解質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液（根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際使用電解質(zhì)）。

2.粘土試樣的制備①取兩公斤左右的粘土，磨細(xì)、風(fēng)干、全部通過(guò)100目篩。②若為已制備好的坯泥(釉)漿，可直接取樣3~4公斤，并測(cè)定含水率。其含水率最好低于試驗(yàn)時(shí)的含水率。第9頁(yè)/共50頁(yè)五．實(shí)驗(yàn)步驟

第10頁(yè)/共50頁(yè)

六.數(shù)據(jù)處理

1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

試樣名稱測(cè)定人測(cè)定日期試樣處理流出100ml蒸餾水的時(shí)間(秒)11水浴溫度(℃)25編號(hào)試樣加蒸餾水的毫升數(shù)(ml)電解質(zhì)粘度試驗(yàn)?zāi)酀{干基含水量(%)流出100ml泥漿所需的時(shí)間(秒)相對(duì)粘度厚化度名稱加入電解質(zhì)的毫升數(shù)(ml)電解質(zhì)等于干樣百分?jǐn)?shù)(%)靜止30秒鐘靜止30分鐘1100腐植酸鈉0.150.37027.8329.72.531.07227.9029.92.541.07327.7629.52.521.06平均值27.8329.72.531.07456平均值第11頁(yè)/共50頁(yè)2.結(jié)果處理（1）按下列公式計(jì)算泥漿的相對(duì)粘度

式中τ30秒----泥漿靜止30秒鐘后，從粘度計(jì)中流出

100ml所需的時(shí)間(秒)；

τ水

----水從粘度計(jì)中流出100ml所需要的時(shí)間(秒)

取三次測(cè)定的平均時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。三次測(cè)定的絕對(duì)誤差，流出時(shí)間在40秒以內(nèi)的不能大于0.5秒，40秒以上的不能大于1秒。計(jì)算精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

第12頁(yè)/共50頁(yè)（2）確定某電解質(zhì)最適宜用量根據(jù)泥漿相對(duì)粘度與電解質(zhì)加入量（以毫克當(dāng)量數(shù)/100克的干粘土為單位）的關(guān)系繪成曲線，再根據(jù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)判斷最適宜電解質(zhì)加入量。（3）確定最適宜的電解質(zhì)比較不同電解質(zhì)的稀釋曲線及不同電解質(zhì)的作用，從而確定稀釋作用良好的電解質(zhì)及其最適宜的加入量（相對(duì)某一種粘土而言）。第13頁(yè)/共50頁(yè)（4）泥漿膠體系統(tǒng)的觸變性能。常以厚化度來(lái)表示：式中τ30分

——泥漿在粘度計(jì)內(nèi)靜置3分鐘后從粘度計(jì)中流出100ml所需要的時(shí)間(秒)；

τ30秒——泥漿在粘度計(jì)內(nèi)靜置30秒鐘后從粘度計(jì)中流出100ml所需要的時(shí)間(秒)。第14頁(yè)/共50頁(yè)七.影響因素用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌泥漿時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間要保持一定。在啟動(dòng)攪拌機(jī)前，先將攪拌葉片埋入泥漿中，以免泥漿飛濺。泥漿從流出口流出時(shí)，勿使觸及量瓶頸壁，否則需重作。在靜置30分鐘和泥漿(或釉漿)溫度超過(guò)30℃以上的試驗(yàn)時(shí)，每作一次，應(yīng)洗一次粘度計(jì)流出口。每測(cè)定一次粘度，應(yīng)將量瓶洗凈，烘干，或用無(wú)水乙醇除掉量瓶中剩余水分。Na2CO3易在潮濕空氣中變質(zhì)為NaHCO3

。后者使粘土發(fā)生凝聚作用，應(yīng)注意防潮和檢查。第15頁(yè)/共50頁(yè)實(shí)驗(yàn)二粘土或坯料可塑性的測(cè)定

可塑性是陶瓷泥料的重要工藝性能，其測(cè)定方法有間接和直接法兩種，但到目前為止仍無(wú)一種方法能完全符合生產(chǎn)實(shí)際，因此，國(guó)內(nèi)外正在積極研究適宜的定量測(cè)定方法。目前各研究單位或工廠仍廣泛沿用直接法，即用可塑性指標(biāo)和可塑性指數(shù)對(duì)粘土或坯料的可塑性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。

第16頁(yè)/共50頁(yè)

可塑性指標(biāo)是利用一定大小的泥球，測(cè)定其在受力情況下所產(chǎn)生的應(yīng)變，以對(duì)粘土或坯料的可塑性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，對(duì)陶瓷的成型和干燥性能進(jìn)行分析。

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.

了解粘土或坯料的可塑性指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義。

2.

熟悉影響粘土可塑性指標(biāo)的因素。

3.

掌握粘土或坯料可塑性指標(biāo)的測(cè)定原理及測(cè)定方法。

第17頁(yè)/共50頁(yè)二.基本原理可塑性定義可塑性是指具有一定細(xì)度和分散度的粘土或配合料，加適量水調(diào)和均勻，成為含水率一定的塑性泥料，在外力作用下能獲得任意形狀而不產(chǎn)生裂縫或破壞，并在外力作用停止后仍能保持該形狀的能力。測(cè)試原理

可塑性指標(biāo)是對(duì)一定大小的泥球施加壓力，測(cè)定泥球受壓后產(chǎn)生裂縫時(shí)的高度和壓力，即可計(jì)算泥料的可塑性指標(biāo)。

第18頁(yè)/共50頁(yè)三．實(shí)驗(yàn)器材

1.可塑性指標(biāo)儀；

2.天平；

第19頁(yè)/共50頁(yè)3.保濕器；

4.烘箱；

第20頁(yè)/共50頁(yè)四．實(shí)驗(yàn)步驟

第21頁(yè)/共50頁(yè)五．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可塑性與調(diào)和水量，亦即與顆粒周圍形成的水化膜厚度有一定的關(guān)系。一定厚度的水化膜會(huì)使顆粒相互聯(lián)系，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，加大附著力；水膜又能降低顆料間的內(nèi)摩擦力，使質(zhì)點(diǎn)能相互沿著表面滑動(dòng)而易于塑造成各種形狀，從而增加了可塑性。但加入水量過(guò)多又會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，失去塑性；加入水量過(guò)少，則連續(xù)水膜破裂，內(nèi)摩擦力增加，塑性變壞，甚至在不大的壓力下就呈松散狀態(tài)。高可塑性粘土的可塑性指標(biāo)大于

3.6；中可塑性粘土可塑性指標(biāo)為

2.5~3.6；低可塑性粘土的可塑性指標(biāo)低于

2.4。

第22頁(yè)/共50頁(yè)1.計(jì)算方法將測(cè)定數(shù)據(jù)代入下式進(jìn)行計(jì)算。水分計(jì)算

式中Go——稱量瓶的質(zhì)量(克)；

G1——稱量瓶和濕樣的質(zhì)量(克)；

G2——稱量瓶和干樣的質(zhì)量(克)。第23頁(yè)/共50頁(yè)2．測(cè)定記錄可塑性指標(biāo)測(cè)定紀(jì)錄表第24頁(yè)/共50頁(yè)3．

全面表征可塑性指標(biāo)的數(shù)據(jù)，應(yīng)包括指標(biāo)、應(yīng)力、應(yīng)變和相應(yīng)含水率，數(shù)據(jù)應(yīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

4.每種試樣需平行測(cè)定五個(gè)。用于計(jì)算可塑性指標(biāo)的數(shù)據(jù)，其相對(duì)誤差不應(yīng)大于±0.5%。第25頁(yè)/共50頁(yè)六.影響因素

1．

試樣加水調(diào)和應(yīng)均勻一致，水分必須是正常操作水分，搓球前必須經(jīng)過(guò)充分捏練。

2．

搓球必須用潤(rùn)濕的掌心，搓球時(shí)間大致差不多，球表面必須光滑，滾圓無(wú)疵，球的尺寸須控制在Ф4.5±0.1厘米范圍內(nèi)。

3．

試驗(yàn)操作必須正確，順序不得顛倒，掌握開(kāi)裂標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該一致。

4．

如需詳細(xì)研究可塑性指標(biāo)與含水量的關(guān)系時(shí)，可做不同含水率的可塑性指標(biāo)測(cè)定,并繪制出指標(biāo)一含水率曲線圖。第26頁(yè)/共50頁(yè)實(shí)驗(yàn)三線收縮率的測(cè)定

為什么要測(cè)粘土的干燥性能在陶瓷或耐火材料等的生產(chǎn)中，成型后的坯體中都含有較高的水分，在煅燒以前必須通過(guò)干燥過(guò)程將自由水除去。人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)，在干燥過(guò)程中隨著水分的排出，坯體會(huì)不斷發(fā)生收縮而變形，一般是在形狀上向最后一次成型以前的狀態(tài)扭轉(zhuǎn)，這會(huì)影響坯體的造型和尺寸的準(zhǔn)確性，甚至使坯體開(kāi)裂。為了防止這些現(xiàn)象發(fā)生，就得測(cè)定粘土或坯料的干燥性能。第27頁(yè)/共50頁(yè)

粘土的各項(xiàng)干燥性能對(duì)制定陶瓷坯體的干燥過(guò)程有著極重要的意義。干燥收縮大，臨界水分和靈敏指數(shù)高的粘土，干燥中就容易造成開(kāi)裂變形等缺陷，干燥過(guò)程(尤其在等速干燥階段)就應(yīng)緩慢平穩(wěn)。干燥收縮過(guò)大的粘土，常配入一定的粘土熟料、石英、長(zhǎng)石等來(lái)調(diào)節(jié)。工廠中根據(jù)干燥收縮的大小確定毛坯、模具及擠泥機(jī)出口的尺寸；根據(jù)干燥強(qiáng)度的高低選擇生坯的運(yùn)輸和裝窯的方式。因此，測(cè)定粘土或坯料的干燥收縮率是十分重要的。第28頁(yè)/共50頁(yè)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解粘土或坯料的干燥收縮率與制定陶瓷坯體干燥工藝的關(guān)系。

2．了解調(diào)節(jié)粘土或坯體干燥收縮率的各種措施。

3.掌握測(cè)定粘土或坯體干燥收縮率的實(shí)驗(yàn)原理及方法。

二.基本原理影響粘土或坯體干燥性能的因素很多，如顆粒大小、形狀、可塑性、礦物組成，吸附離子的種類和數(shù)量，成型方式等。一般粘土細(xì)度愈高的可塑性愈大，收縮也大，干燥敏感性愈大。

第29頁(yè)/共50頁(yè)

干燥收縮有線收縮和體積收縮二種表示法，線收縮率測(cè)定較簡(jiǎn)單，直接測(cè)定試樣干燥前（剛成型時(shí)）和干燥后的尺寸，就可以計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)某些在干燥過(guò)程易于發(fā)生變形、歪扭的試樣，必須測(cè)定體積收縮。體積收縮率也是根據(jù)試樣干燥前（剛成型時(shí)）和干燥后的尺寸進(jìn)行測(cè)定。

本實(shí)驗(yàn)采用半干壓法試驗(yàn)。第30頁(yè)/共50頁(yè)三.實(shí)驗(yàn)器材

1.成型模具

2.游標(biāo)卡尺第31頁(yè)/共50頁(yè)

3.壓力機(jī)

4.烘箱第32頁(yè)/共50頁(yè)四．實(shí)驗(yàn)步驟

第33頁(yè)/共50頁(yè)1.測(cè)定記錄第34頁(yè)/共50頁(yè)2.結(jié)果計(jì)算①線收縮率按下式進(jìn)行計(jì)算：

②體積收縮率按下式進(jìn)行計(jì)算：第35頁(yè)/共50頁(yè)實(shí)驗(yàn)四干燥強(qiáng)度的測(cè)定

在陶瓷生產(chǎn)中，搬運(yùn)由可塑坯料成型的坯體時(shí)要求其具有較好的干燥強(qiáng)度。此外，干燥強(qiáng)度在干燥過(guò)程中也是重要的，在生產(chǎn)過(guò)程中往往希望能將坯體盡快干燥，產(chǎn)生較高的干燥強(qiáng)度，以便脫模、修坯和施釉。但干燥強(qiáng)度大時(shí)，坯體容易變形或開(kāi)裂。因此，測(cè)定坯體的干燥強(qiáng)度也可給制定干燥工藝制度提供依據(jù)。

第36頁(yè)/共50頁(yè)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解粘土或坯體干燥強(qiáng)度的變化規(guī)律。

2．了解調(diào)節(jié)粘土或坯體干燥強(qiáng)度的各種措施。

3．掌握測(cè)定粘土或坯體干燥強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)原理及方法。二.基本原理粘土的干燥強(qiáng)度一般用抗折強(qiáng)度極限來(lái)表示，即材料受到彎曲力作用破壞時(shí)的最大應(yīng)力[kgf/cm2或Pa]，或者破壞時(shí)的彎曲力矩[kgf·m或N·m]與折斷處截面阻力力矩[cm3或m3]之比表示。

第37頁(yè)/共50頁(yè)三．實(shí)驗(yàn)器材

1．抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)

第38頁(yè)/共50頁(yè)四．試樣制備根據(jù)產(chǎn)品不同，所制作的試樣尺寸要求也不同。(1)細(xì)陶瓷工業(yè)采用的試樣系一直徑為10-16mm,長(zhǎng)120mm的園柱或截面呈正方形的方柱體10×10×120mm，均用真空練泥機(jī)擠坯成型或在模型中成型。(2)試驗(yàn)粗陶坯泥時(shí)，系采用20×20×120mm或15×15×120mm的截面呈正方形的方柱體，試樣用可塑法在石膏?；蚰灸Ｖ谐尚停蛟诮饘倌Ｖ袎褐瞥尚?。(3)無(wú)線電陶瓷工業(yè)中，采有的試樣系一直徑為7±1mm長(zhǎng)為65mm的園棒或截面呈正方形的方柱體(7×7×60mm),試樣用熱壓鑄法成型，或用半干壓法成型。以上試樣制備時(shí)的條件(如對(duì)坯泥的要求，成型的方法或燒結(jié)條件)均應(yīng)與制品之生產(chǎn)條件一致或相近。

第39頁(yè)/共50頁(yè)五．實(shí)驗(yàn)步驟

第40頁(yè)/共50頁(yè)1.測(cè)定記錄

抗折強(qiáng)度測(cè)定記錄表第41頁(yè)/共50頁(yè)2.結(jié)果計(jì)算

(1)園形試樣

8P0

LP0

LPμ=

———×K2.5———×K

π

D3D3

(2)方形試樣

3P0LPμ=————×K2bh2

每種試驗(yàn)應(yīng)至少做五個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，求其平均值，相對(duì)偏差允許在5～10%范圍內(nèi)，超過(guò)10%的結(jié)果應(yīng)棄之不用。

第42頁(yè)/共50頁(yè)七.影響因素

1．試樣與刀口接觸的二面應(yīng)保持平行，與刀口接觸點(diǎn)須平整光滑。

2．試樣安裝時(shí)，試樣表面與刀口接觸只呈緊密