陶瓷注漿成型技術(shù)

1、- 1 - 空石膏模 注漿 放漿 坯體 圖1 空心注漿 陶瓷注漿成型技術(shù) 一、概述 注漿成型是利用石膏模的吸水性，將具有流動(dòng)性的泥漿注入石膏模內(nèi)，使泥漿分散 地粘附在模型上，形成和模型相同形狀的坯泥層，并隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到 一定厚度時(shí)，經(jīng)干燥收縮而與模壁脫離，然后脫模取出，坯體制成。 注漿成型是一種適應(yīng)性大，生產(chǎn)效率高的成型方法。凡是大型、形狀復(fù)雜、不規(guī)則 或薄胎等制品，均可采用注漿成型法來生產(chǎn)，因此注漿成型在日常陶瓷、工業(yè)美術(shù)瓷、 衛(wèi)生潔具瓷及現(xiàn)代陶瓷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 (一)注漿成型的方法 l、基本注漿方法 (1)空心注漿(單面注漿) 該方法用的石膏模沒有型芯。操作時(shí) 泥漿注

2、滿模型經(jīng)過一定時(shí)間后，模型內(nèi)壁 粘附著具有一定厚度的坯體。然后將多余 泥漿倒出，坯體形狀在模型內(nèi)固定下來， 見圖1 所示。這種方法適用于澆注小型薄 壁的產(chǎn)品，如陶瓷坩堝、花瓶、管件、杯、 壺等?？招淖{所用泥漿密度較小，一般 在1.65-1.8g/cm 3 ，否則倒?jié){后坯體表面有泥縷和不光滑現(xiàn)象。 其它參數(shù)如下: 流動(dòng)性一般為10-15 秒 稠化度不宜過大(1.1-1.4) 細(xì)度一般比雙面注漿的要細(xì)，萬(wàn)孔 篩篩余0.5%-1%。 (2)實(shí)心注漿(雙面注漿) 實(shí)心注漿是將泥漿注入兩石膏模面之間(模型與模芯)的空穴中，泥漿被模型與模芯 的工作面兩面吸收，由于泥漿中的水分不斷減少，因此注漿時(shí)必須陸續(xù)

3、補(bǔ)充泥漿，直到 穴中的泥漿全部變成坯時(shí)為止。顯然，坯體厚度與形狀由模型與模芯之間的空穴形狀和 尺寸來決定，因此沒有多余的泥漿倒出。其操作過程如下圖所示: - 2 - 該方法可以制造兩面有花紋及尺寸大而外形比較復(fù)雜的制品:如盅、魚盤、瓷板等。 實(shí)心注漿常用較濃的泥漿，一般密度在1.8g/cm 3 以上，以縮短吸漿時(shí)間。稠化度(1.5 -2.2)，細(xì)度可粗些，萬(wàn)孔篩篩余1%-2%。 2、強(qiáng)化注漿法 為縮短注漿時(shí)間，提高注件質(zhì)量，在兩種基本注漿方法的基礎(chǔ)上，形成了一些新的 注漿方法，這些方法統(tǒng)稱為強(qiáng)化注漿。強(qiáng)化注漿主要有以下幾種: (1)壓力注漿 采用加大泥漿壓力的方法來加速水分?jǐn)U散，從而加速吸漿速

4、度。壓力注漿最簡(jiǎn)單的 就是提高盛漿桶的位置，利用泥漿本身的重力從模型底部進(jìn)漿，也可利用壓縮空氣將泥 漿注入模型內(nèi)。根據(jù)泥漿壓力大小，壓力注漿可分為微壓注漿、中壓注漿、高壓注漿。 微壓注漿的注漿壓力一般在0.05MPa 以下;中壓注漿的壓力在0.15-0.20MPa;大于 0.20MPa 的可稱為高壓注漿，此時(shí)就必須采用高強(qiáng)度的樹脂模具。 (2)真空注漿 用專門設(shè)備在石膏的外面抽真空，或把加固后的石膏模放在真空室中負(fù)壓操作，這 樣卻可加速坯體形成，提高坯體致密度和強(qiáng)度。 (3)離心注漿 離心注漿是使模型在旋轉(zhuǎn)情況下注漿，泥漿受離心力的作用緊靠模型形成致密的坯 體，泥漿中的氣泡由于比較輕，在模型旋

5、轉(zhuǎn)時(shí)，多集中在中間，最后破裂排出，因此也 可提高吸漿速度與制品的品質(zhì)。但這種方法所用泥漿中的固體顆粒尺寸不能相差過大， 否則粗顆粒會(huì)集中在坯體表面，細(xì)顆粒容易集中在模型內(nèi)部，造成坯體組織不均勻，干 燥收縮易變形。 (4)熱漿注漿 熱漿注漿是在模型兩端設(shè)置電極，當(dāng)泥漿注滿后，接上交流電，利用泥漿中的電解 - 3 - 質(zhì)的導(dǎo)電性加熱泥漿，把泥漿升溫至50左右，可降低泥漿粘度，加快吸漿速度。 (二)注漿成型對(duì)石膏模及泥漿的性能要求 注漿成型的關(guān)鍵要有高質(zhì)量的模型和性能良好的注漿泥料。 l、對(duì)石膏模型的要求 (1)模型設(shè)計(jì)合理，易于脫模。各部位吸水性均勻，能保證坯體各部位干燥收縮 一致即坯體的致密度一

6、致。 (2)模型的孔隙不大，吸水性好，其孔隙度要求在30%-40%，使用時(shí)石膏模不宜太 干，其含水量一般控制在 4%-6%，過干會(huì)引起制品的干裂、氣泡、針眼等缺陷，同時(shí)模 子使用壽命縮短，過濕會(huì)延長(zhǎng)成坯時(shí)間，甚至難于成型。 (3)模型工作表面應(yīng)光潔，無空洞，無潤(rùn)滑油跡或肥皂膜。 2、對(duì)泥漿的要求 (1)泥漿的流動(dòng)性良好，即泥漿的粘度小，在使用時(shí)能保證泥漿在管道中的流動(dòng)并 能充分流注到模型的各部位。良好的泥漿應(yīng)該像乳酪一樣，流出時(shí)成一根連綿不斷的細(xì) 線，否則澆注困難。如模型復(fù)雜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流漿不到位，形成缺角等缺陷。 (2)含水量盡可能低，在保證流動(dòng)性的前提下，盡可能地減少泥漿的含水量，這 樣可減

7、少注漿時(shí)間，增加坯體強(qiáng)度，降低干燥收縮，縮短生產(chǎn)周期，延長(zhǎng)石膏模使 用壽命。一般泥漿含水量控制在30%-35%，密度1.65-l.9g/cm 3 。 (3)穩(wěn)定性好，泥漿中不會(huì)沉淀出任何組分(如石英、長(zhǎng)石等)，泥漿各部分能長(zhǎng)期 保持組成一致，使注件組織均勻。 (4)過濾性(滲透性)要好。即泥漿中水分能順利通過附著在模型壁上的泥層而被模 型吸收。可通過調(diào)整泥漿中瘠性料與塑性原料的含量來調(diào)整濾過性。 (5)具有適當(dāng)?shù)挠|變性。泥漿經(jīng)過一定時(shí)間存放后粘度變化不宜過大，這樣泥漿便 于輸送和儲(chǔ)存，同時(shí)又要求脫模后的坯體不至于受到輕微震動(dòng)而軟塌，注漿用泥漿觸變 性太大則易稠化，不便澆注，而觸變性太小則生坯易

8、軟塌，所以要有適當(dāng)?shù)挠|變性。 (6)泥漿中空氣含量盡可能少，注漿料中通?；烊肓艘欢〝?shù)量的空氣，使注件中有 一定數(shù)量的氣孔，對(duì)于比較稠厚的泥漿這種現(xiàn)象更為顯著，為避免氣泡產(chǎn)生和提高泥漿 流動(dòng)性，生產(chǎn)上常采用真空脫泡處理。 (7)形成的坯體要有足夠強(qiáng)度。 (8)注漿成形后坯體容易脫模。 (三)稀釋劑的種類與選用 一般來說，泥漿含水量越低流動(dòng)性越差，而注漿工藝要求泥漿含水量盡可能低而流 - 4 - 動(dòng)性又要足夠好，即需制備流動(dòng)性足夠好的濃泥漿，生產(chǎn)上為獲得這種含水量盡可能低 而流動(dòng)性足夠好的濃泥漿采取的措施是加入稀釋劑。 陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中常采用的稀釋劑分為三類: 1.無機(jī)電解質(zhì)。如水玻璃、碳酸鈉、磷酸

9、鈉、六偏磷酸鈉等。這是最常用的一類 稀釋劑。要得到所需要粘度得泥漿，與所需要加入電解質(zhì)得種類和數(shù)量及泥漿中粘土的 類型有密切的關(guān)系。一般來說，電解質(zhì)用量位干坯料質(zhì)量的0.3%-0.5%。 水玻璃對(duì)增強(qiáng)高嶺土泥漿的懸浮能力效果最好，它不僅顯著地降低其粘度，而且在 相當(dāng)寬的電解質(zhì)濃度范圍內(nèi)粘度都是很低的，有利于生產(chǎn)操作。對(duì)于含有機(jī)物的紫木節(jié) 土泥漿來說，碳酸鈉的稀釋作用較水玻璃好。 生產(chǎn)中常同時(shí)采用水玻璃和純堿做稀釋劑以調(diào)整吸漿速度和坯體的軟硬程度。因?yàn)?單用水玻璃時(shí)，坯體脫模后硬化較快，內(nèi)外水分差別小，致密發(fā)硬，容易開裂。單用純 堿(Na2CO3)時(shí)，脫模后坯體硬化較慢，內(nèi)外水分差別大，坯體較軟

10、，或者外硬內(nèi)軟。使 用電解質(zhì)時(shí)，要注意其質(zhì)量。純堿如果受潮會(huì)變成碳酸氫鈉，后者會(huì)使泥漿絮凝。水玻 璃(Na2SiO3)是一種可溶性硅酸鹽，由不同比例的堿金屬氧化物(通常Na2O)及二氧化硅所 組成。它的組成用SiO2/Na2O 的摩爾比(稱為水玻璃的模數(shù))來表示，當(dāng)其模數(shù)大于4 時(shí)， 長(zhǎng)期放置會(huì)析出膠體SiO2。常用作稀釋劑的水玻璃模數(shù)一般為3 左右。 2.有機(jī)酸鹽類。如腐殖酸鈉、單寧酸鈉、檸檬酸鈉、松香皂等。這類有機(jī)物質(zhì)具 備作稀釋劑的幾個(gè)條件。它們的稀釋效果比較好。腐殖酸鈉的用量一般0.25%。若超 過時(shí)，泥漿粘度又增大，這和無機(jī)電解質(zhì)的稀釋規(guī)律相似。另外，用量過大，如燒成時(shí) 其有機(jī)物未燒

11、凈，還會(huì)使釉面發(fā)暗。單寧酸鈉的用量一般為0.3%-0.6%左右。 3.聚合電解質(zhì)。陶瓷工業(yè)中采用這類稀釋劑的歷史遠(yuǎn)短于上述兩類稀釋劑。聚合 電解質(zhì)常用作不含粘土原料的泥漿的稀釋劑。常用的有阿拉伯樹膠、桃膠、明膠、羧甲 基纖維鈉鹽等有機(jī)膠體，其用量少時(shí)會(huì)使料漿聚沉，適當(dāng)增多時(shí)會(huì)稀釋漿料，用量一般 在0.3%左右。 二、注漿成型操作過程 1.注漿成型操作過程 注漿成型操作過程根據(jù)產(chǎn)品種類、泥漿性質(zhì)不同大體需經(jīng)過以下幾道工序: - 5 - 以下就主要工序給予說明: (1)合模 在合模前應(yīng)先將模型的工作表面清掃干凈，不得留有干泥或灰塵。并檢查模子工作 表面是否光潔，有無空洞和潤(rùn)滑油跡。如正常即可進(jìn)行合

12、模，裝配好的模型如有較大縫 隙，用軟泥將合縫處的縫隙堵死，以免漏漿。使用時(shí)模型不宜過干過濕，其水量一般控 制在4%-6%。 (2)注漿 對(duì)于單面注漿而言，將料漿注滿模型即可，等泥層增厚到需要的厚度時(shí)，倒掉模型 內(nèi)多余的泥漿，為避免倒掉后少量殘余的泥漿在坯體內(nèi)表面的不均勻分布，生產(chǎn)上還需 要對(duì)倒掉泥漿后的帶坯模型進(jìn)行甩漿以保證殘余泥漿分布均勻，避免泥縷產(chǎn)生。 對(duì)于雙面注漿，須陸續(xù)補(bǔ)充泥漿，直到模型內(nèi)的空穴泥漿全部變成坯體。無需倒?jié){ 和甩漿。 (3) 青坯干燥 剛形成的注件由于含水量較高，強(qiáng)度較低而不能立即脫模，需帶模干燥一定時(shí)間， 這種干燥稱為青坯干燥，在青坯干燥期間，由于水分的蒸發(fā)及模子的繼續(xù)

13、吸水，注件水 分不斷下降，坯體收縮并與模型脫離，同時(shí)強(qiáng)度也逐漸提高，這時(shí)即可脫模。 (4) 脫模 脫模后坯體應(yīng)輕拿輕放、放平、放正、放穩(wěn)、并防止振動(dòng)。 (5) 粘接 粘接是制造壺、杯及有些小口花瓶、壇等日用瓷和藝術(shù)瓷、衛(wèi)生瓷等不能一體成形 的坯體所必需經(jīng)過的工序，粘接過程是指用一定稠度的粘接泥漿將各自成形好的部件粘 接在一起。對(duì)于粘接工藝，要注意以下幾個(gè)方面。 各部件的軟硬程度(含水率)。在粘接時(shí)，各部件的軟硬程度并不強(qiáng)求一致，但 合模 注漿料 注漿 青坯干燥 脫模 粘接 干燥 修坯(干修) 干燥 找裂 干燥 滿足施釉或入窯燒成工藝要求的半成品 修坯(濕修) 模具清掃、涂油 - 6 - 是含水

14、率盡量接近。一般說來，零件坯件應(yīng)比主體坯件稍硬一些，以防止變形，但也不 能相差太大，否則會(huì)因含水量不同而收縮不一致引起裂坯缺陷。實(shí)踐表明，兩者之間水 分含量相差不應(yīng)超過2%-3%。 粘接泥漿。粘接泥漿一般和坯體的組成一致，這樣才不會(huì)由于兩者膨脹系數(shù)不一 致導(dǎo)致裂紋，同時(shí)，還要控制好泥漿的粘度和流動(dòng)性，一般流動(dòng)性要好，相對(duì)密度調(diào)節(jié) 至2.0 以上，這樣的泥漿粘接后才不會(huì)開裂。為了粘接牢固，也可在粘接泥漿中加入一 定的粘接劑(糊精、甲基纖維素等)，也可以在泥漿中加入30%左右的釉料或其它熔劑， 使其在高溫下與坯體牢固結(jié)合。 粘接接觸面。根據(jù)粘接接觸面不同，可以將粘接分為滑面粘接和麻面粘接。所謂 麻

15、面粘接是指兩接觸面有鋸齒狀刀子劃成鋸齒狀，這樣可以增加接觸面積，使粘接口更 牢固。麻面粘接的麻面程度還可根據(jù)坯體含水率而定，如坯體含水率低，則麻面程度可 深一些;如含水率高，則可淺一些。對(duì)于大型衛(wèi)生瓷有兩種不同的操作方法;一種是在 兩個(gè)粘接件含水率適當(dāng)?shù)那闆r，先將兩者粘接處劃成麻面;另一種情況是坯體含水較低， 使之麻面后可用刷子粘水刷一遍，直接用稠泥漿進(jìn)行粘接。這兩種操作如能掌握恰當(dāng)， 可以得到同樣的效果。 粘接完后，要將多余的泥漿刮走。同時(shí)，為了防止開裂和變形，一般在粘接處粘上 軟布或紙。 (6)修坯 對(duì)于粘接完的坯體，由于其表面不太光滑，邊口有毛邊，有的還留有?？p跡，而且 有些產(chǎn)品還需進(jìn)一

16、步加工，如挖底、打孔等等，因此需要進(jìn)一步加工修平，稱之為修坯。 修坯是對(duì)立體半成品進(jìn)行打磨加工，使其成為能適應(yīng)施釉操作和入窯燒成的精坯。 修坯是注漿成形和可塑成形工業(yè)中一項(xiàng)必要的工作。它對(duì)坯體表面品質(zhì)影響很大，應(yīng)足 夠重視。 修坯有濕修與干修之分。濕修是在坯體含水很多，尚在濕軟的情況下進(jìn)行，適合器 形較復(fù)雜或需經(jīng)濕接的坯體，此時(shí)操作較容易而且修坯刀子不易磨損，其缺點(diǎn)是容易在 搬動(dòng)及操作過程中使坯件受傷而引起變形，對(duì)提高品質(zhì)不利。一般碗、壺、杯等需進(jìn)行 加工的制品，多采濕修，其水分視需加工的程度來定。需可塑加工(如打孔等)和粘接的 坯體，其濕修水分可略高，為16%-19%，例如瓷器和精陶坯體一般

17、為16%-18%，而粗 陶坯一般為 8%-16%。濕修的方法，可用刮刀、泡沫塑件等刮平修光。干修是在坯體含 水量降 6%-10%或干燥后水分更低(2%)的情況下進(jìn)行。此時(shí)坯體強(qiáng)度增高，可減少因搬 動(dòng)受傷而引起的變形，對(duì)提高品質(zhì)有利，其缺點(diǎn)是粉塵較大，而且對(duì)修坯刀的阻力較大， - 7 - 容易跳刀，修坯刀的磨損也較大，操作技術(shù)較難掌握。干修時(shí)由于坯含水率低，可用泡 沫塑料、抹布、帚子等蘸水進(jìn)行修坯，也可用小刀、篩網(wǎng)等直接干修。修坯采用的刮刀 種類很多，制品不同，其采用的形狀也不同。例如衛(wèi)生瓷的修坯刮刀，按其形狀分，可 分為平刮刀、圓刮刀、月牙刮刀三種。平刮刀為全半圓形，一般適應(yīng)于修平面;圓刮刀，

18、 呈雙弧形，適用于刮凹面;月牙刮刀適用于刮凸起面模型對(duì)口縫痕跡等。刮刀一般為雙 面刃，刃寬在5-lOmm。刮坯時(shí)根據(jù)所刮坯體的凸凹程度，改變刮刀面同坯體表面的角度 進(jìn)行操作。下表給出了日用陶瓷的一些修坯和粘接的工藝參數(shù)實(shí)例。 日用陶瓷修坯、粘接的工藝參數(shù)實(shí)例 項(xiàng) 目 地域 或廠名 產(chǎn)品名稱 粘接 干修 濕修 粘接漿水 分/% 坯體水 分/% 坯體水 分/% 修坯機(jī)轉(zhuǎn) 速(r/min) 坯體水 分/% 修坯機(jī)轉(zhuǎn) 速(r/min) 唐山瓷區(qū) 壺類 32-34 15-17 10 景德鎮(zhèn)瓷 區(qū) 壺類 盤類 36-40 23-24 5 350-400 23-24 宜興瓷區(qū) 精陶杯 28-29 16-17

19、 16-18 湖南群力 瓷區(qū) 杯、碟、盤、碗、 杯、壺、奶盅等 34-37 20-22 1 400-650 20-22 135-145 遼寧錦州 瓷區(qū) 杯類 26 17-18 8-9 630-640 湖南界碑 瓷區(qū) 梨形杯 39 18 18-19 430 修坯時(shí)既要強(qiáng)調(diào)外觀品質(zhì)，又要注意其它品質(zhì)缺陷的預(yù)防。因此，在操作過程中 要特別小心。例如在干修坯體時(shí)，要注意以下幾點(diǎn): 坯體表面的石膏臟、絨布臟、海綿臟和泥片屑，務(wù)必清除干凈，以防造成成品外 觀缺陷。 要用混水擦坯，以漿水糊住坯體表面的棕眼，以免影響成品外觀品質(zhì)。 坯體本身有氣泡，一般在5mm 左右，可以用干坯碎塊堵，然后用硬物軋實(shí)。如果 氣

20、泡超過5mm 則要看能否堵，若不能堵，可用刮刀刮平，使之沒有明顯的痕跡，以不影 響外觀為好。如果氣泡較大，又有一定深度，則視為廢品。 坯體表面有明顯凹凸一定要刮平。 - 8 - 坯體某一部位如有長(zhǎng)lOmm、深2mm 左右的小裂紋，可以用刮刀刮到無裂紋為止， 然后將周圍部位刮平。 坯體注漿眼有痕跡的部位一定要用刮刀刮掉，以防止成品出現(xiàn)泥縷缺陷。 坯體經(jīng)干修后還要進(jìn)行打磨、檢查。檢查時(shí)一看坯體的洗凈面、隱蔽孔;二看眼孔 等;三看?？p;四看粘口部分;五看打磨干坯時(shí)缺陷部位的技術(shù)處理效果;六看有無積 水。檢查完后還要進(jìn)行干坯找裂工作。 (7)找裂 所謂干坯找裂，就是在干坯上抹上油(煤油等)來尋找裂紋，

21、它是陶瓷行業(yè)中一個(gè)傳 統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)做法，其操作要求如下: 抹油找裂的坯體必須是經(jīng)過干燥的全干坯體，半干的坯體或含水量較高的坯體效 果不好。 抹油開始前，先用海綿蘸清水將需抹油部位擦一下，然后用扁筆蘸油抹擦水部位， 邊抹邊用燈照，并集中精力觀察，一般有裂紋處，裂紋會(huì)迅速吸油，形成一條黑色痕跡。 一旦有這種現(xiàn)象，需要用刮刀一層層刮坯體，直到黑色痕跡消失為止。這種裂紋如太深 則不能修補(bǔ)。抹油找裂的經(jīng)驗(yàn)做法關(guān)鍵是“三到”，即筆到、燈到、眼到，要集中精力 找裂。 找裂也不是整個(gè)坯體都抹油，一般是粘口部位、濕坯有粘裂的地方及有疑問的地 方。 從擦水、抹油到觀察，時(shí)間愈短愈好，拖的時(shí)間過長(zhǎng)則不容易發(fā)現(xiàn)裂紋。 修

22、坯和粘接在日用陶瓷和衛(wèi)生瓷形成工序中長(zhǎng)期以來是用手工操作，效率低，需要 大量人工，如何實(shí)現(xiàn)修坯與粘接機(jī)械化是亟待解決的問題。國(guó)內(nèi)外有不少機(jī)械修坯和粘 接機(jī)，但仍然跟不上成形工藝的發(fā)展。今后，隨著自動(dòng)修坯機(jī)和粘接機(jī)的發(fā)展，將使整 個(gè)成形工藝的自動(dòng)化推向新的水平。同時(shí)，采用新的成形工藝，以免去修坯和粘接工序。 將是陶瓷成形工藝的發(fā)展趨勢(shì)。 2.注漿成型操作注意事項(xiàng) 新制成的泥漿應(yīng)至少存放(陳腐)一天以上再使用，用前須繼續(xù)攪拌5-10min。 泥漿溫度應(yīng)不低于 10-12 度;冬天泥漿過冷，影響泥漿的流動(dòng)性;故在冬天注 漿車間應(yīng)有暖氣設(shè)備，維持室內(nèi)溫度在20-25 度。 石膏模應(yīng)按順序輪換使用，使模型濕度保持一致。對(duì)于空心注漿每次注坯后，泥 漿在模中的停留時(shí)間須嚴(yán)格控制。 泥料注入模型時(shí)，應(yīng)沿著漏斗徐徐而又連續(xù)不斷地一次注滿，使模內(nèi)的空氣充分 - 9 - 逸出。注坯時(shí)最好模子置于轉(zhuǎn)盤上，一面注，一面用手使之回轉(zhuǎn)，這樣可借助離心力的 作用，促進(jìn)泥層的生成和均勻一致，減低坯內(nèi)氣泡，減少燒成變形。 在實(shí)心注漿時(shí)，泥漿注入后應(yīng)將模型稍微振動(dòng)，使泥漿流滿各處。同時(shí)也有利于泥 漿內(nèi)的氣泡散逸。 石膏模內(nèi)壁在注漿前最好噴一層薄釉渣和撒一層滑石粉，以防粘模。 從空心注漿后倒出來的的余漿和修整而得的廢漿