日用陶瓷制品等静压成型用粉料的工艺性能 - 憨鼠网

摘要：本文分析了日用陶瓷制品的等静压成型过程，并详细论述了所用日用陶瓷粉料的工艺性能。

关键词：等静压成型日用陶瓷粉料工艺性能坯体质量

１、前言

日用陶瓷制品的等静压成型完全摒弃了陶瓷泥料的可塑成型方式，不需消耗石膏模具，自动化程度高，坯体形状尺寸精确，表面光洁，致密度高，机械强度好和产品质量高，坯体成型后便可直接进入修坯工序等，从而简化了日用陶瓷制品的生产工序，减少了生产场地及热源消耗等。因此２０世纪９０年代初，我国湖南醴陵、江西景德镇、重庆、福建德化及河北唐山等地先后从德国内奇公司（ＮＥＴＺＳＣＨ）及多尔斯特公司（ＤＯＲＳＴ）引进了２０多台（套）日用陶瓷制品等静压成型生产设备和生产技术，投入实践生产中取得了令人瞩目的经济效益。即使如此，大多数用户仅了解日用陶瓷制品等静压成型用陶瓷粉料——日用陶瓷粉料的一些基本常识，对其缺乏系统而全面的认识。因此在实践生产中，日用陶瓷粉料的某些重要工艺性能往往被人们所忽视，结果造成日用陶瓷坯体产生严重的压制裂纹等成型缺陷以及等静压成型机模具的严重粘模或破损等。所以说积极研究和探讨日用陶瓷制品的等静压成型过程及日用陶瓷粉料的构成，并努力改善日用陶瓷粉料的工艺性能，对于提高日用陶瓷制品的产品质量及企业的经济效益等具有深远而重要的意义。

２、等静压成型过程

日用陶瓷制品的等静压成型就是帕斯卡定律在日用陶瓷制品成型方法上的科学应用。其具体成型过程如图１所示，静模是成型盘、碟类日用陶瓷制品的凹面，它是在凸形静模基体上浇注一层耐磨塑料膜；动模则是成型盘、碟类日用陶瓷制品的盘底面，它是在动模的凹面上安装一个与盘、碟类日用陶瓷制品形状相似的耐磨塑料软膜，并将此耐磨塑料软膜固定和密封于动模上。结果动、静模贴紧时，其空腔就形成了一个比盘、碟类日用陶瓷坯体体积约大１倍多的空间，施加适宜的合模压力后，日用陶瓷粉料迅速填满此空腔并关闭填料口，最后向动模进油口通入高压油，高压油将迫使耐磨塑料软膜向静模方向移动并挤压日用陶瓷粉料，因此日用陶瓷粉料在结合剂等作用下将压制成均匀致密的盘、碟类日用陶瓷坯体，这就是盘、碟类日用陶瓷制品的等静压成型过程。

由此可见，盘、碟类日用陶瓷制品的等静压成型过程实质上就是在适宜的等静压成型制度的作用下，日用陶瓷粉料各组分颗粒的相互移近靠拢以致变形等，迫使其孔隙率的减少和日用陶瓷坯体的结构致密化的过程。

３、日用陶瓷粉料的组成

盘、碟类日用陶瓷制品之所以能够等静压成型是由于用于等静压成型的日用陶瓷粉料含有一定量的塑性物料（如粘土和结合剂等）以及适量的瘠性物料（如石英或方石英等，否则它就不能压实成型，成不了盘、碟类日用陶瓷坯体。同时为了降低日用陶瓷制品的烧成温度及减少热耗等，通常在其配方中又加入适量的助熔剂（如长石等 由此可见，日用陶瓷粉料是由石英、长石和粘土等颗粒以及分布在这些颗粒之间和毛细孔中的水分和气体所组成的混合物。

４、日用陶瓷粉料的工艺性能

虽然日用陶瓷粉料的制备方法很多，但目前国内外普遍采用陶瓷泥浆喷雾干燥以制备颗粒级别较多、级配又合理的近似球状颗粒的日用陶瓷粉料，并且具有良好的工艺性能，有利于获得高质量的盘、碟类日用陶瓷坯体。

４．１颗粒级别及其级配比例

颗粒级别即颗粒的大小，通常由其线性尺寸——粒径来描述。虽然粒度粒径的测定方法很多，但由于日用陶瓷粉料的颗粒较粗，因此我们通常采用最为简单的筛分法来测定其颗粒级别及其级配比例。

筛分法就是利用筛孔尺寸大小不同的标准套筛测定颗粒级别及其级配比例的方法。具体说来就是让日用陶瓷粉料通过一套筛孔尺寸大小具有一定比例、筛网宽度和筛丝直径都按国家标准制造的筛子组——标准套筛，并且其上层筛孔尺寸较大，下层筛孔尺寸较小，直至最底层。然后称重各筛面的筛上料及筛下料（最底层的筛底料）的重量，据此绘制日用陶瓷粉料颗粒的累积粒度曲线［１］，从而确定日用陶瓷粉料的颗粒级别及其级配比例。由于颗粒累积产率５０％的平均粒度ｄ５０通常决定了日用陶瓷粉料的工艺性能及产品质量［１］［２］，因此根据颗粒的累积粒度曲线也可以很方便地确定其ｄ５０。

如果颗粒尺寸较大，虽然其流动性较好，但所得盘、碟类日用陶瓷坯体表面粗糙；反之，颗粒尺寸较小的微细粉料易于填塞排气通道，造成排气困难，极易产生压制裂纹等成型缺陷。同时根据颗粒的最紧密堆积原理可知，采用同一规格尺寸的颗粒紧密堆积时，其孔隙率高达４５％［３］；而采用５０％的粗颗粒，１０％中颗粒和４０％的细颗粒紧密堆积时，其孔隙率可降低至２２％［３］；显然采用颗粒级别更多及级配更合理的颗粒紧密堆积时，其孔隙率还会降低；也就是说由此所成型的盘、碟类日用陶瓷坯体的致密度及机械强度等更高、产品质量更好。那么人们自然会问，日用陶瓷粉料如何选用其颗粒级别及其级配比例呢？目前，国内外盘、碟类日用陶瓷制品等静压成型生产经验表明：日用陶瓷粉料通常采用：０．５一０．４——０．３１５一０．２一０．１６—０．１一０．０５ｍｍ即２８—３２—４２—６０—８０一１５０—２３０目［２］［４］规格的标准套筛（国家标准套筛）检测和控制日用陶瓷粉料的颗粒级别及其级配比例，并且其累积产率５０％时的平均粒度ｄ５０。应为２６０μｍ＜ｄ５０。＜３２０μｍ［２］［４］，而粒度小于１００μｍ的细颗粒应小于４％［２］［４］及粒度大于５００μｍ的粗颗粒也应小于６％［２］［４］。

４．２颗粒形状

目前，国内外日用陶瓷粉料普遍采用陶瓷泥浆喷雾干燥制备近似球状颗粒，易于迅速填满形状复杂的型腔并获得较高的填料密度，从而确保形成致密度高而机械强度好的盘、碟类日用陶瓷坯体。

４．３粉料含水率

日用陶瓷粉料的含水率在很大程度上影响颗粒的结合强度及等静压成型机模具的粘模等。显然，日用陶瓷粉料的含水率较低，有利于延缓等静压成型机模具的粘模时间，减少抹模次数；虽然此时颗粒的结合强度较差，但我们可以通过加入适量的结合剂来提高日用陶瓷粉料的结合能力。