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，一般為白色粉狀品體，也 有灰色和淡紅黃色等結(jié)品體，屬于單斜晶系，其主要成分是 硫酸鈣，按其中結(jié)品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)品水后成為干粉 狀，又可吸收水而硬化的特點。除天然石膏外，還有人工合 成石膏。一般石膏調(diào)水攪拌均勻的凝固時間為2-8分鐘，發(fā) 熱反應(yīng)為5-8分鐘，冷卻后即成結(jié)實堅固的物體。理論上石膏與水攪拌時進行化學反應(yīng)需要的水量為 18.6% ；在模型制作過程中，實際加水量比此數(shù)值大的多， 其目的

2、是為了獲得一定流動性的石膏漿以便澆注，同時能獲 得表面光滑的模型；多余的水分在干燥后留下很多毛細氣 孔，使石膏模型具有吸水性。吸水率是石膏模型一個重要的參數(shù)，它直接影響注漿時 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，使用時不要濺到水，石膏袋 子要干凈，嚴防使用過的石膏殘渣或其它雜物混入袋中。2、石膏漿的調(diào)制：（1）準備好盆和石膏粉;（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)制時的比例為：水：

3、石膏=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，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)，并不斷攪動或 震動石膏漿，使氣泡排出，直至注滿母模。d、靜置一段時間，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，烘干時溫度不得高

4、于60攝 氏度，以免模具粉化報廢。注意：整個制作模具的過程要求膽大心細，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.細度有恰當?shù)募毝炔⒂幸欢ǖ念w粒級配，泥漿細度是涉及泥 漿流動性、制品收縮、高溫液相、產(chǎn)品吸水率等的重要因素。 它將會影響泥漿的懸浮性、滲透性及坯體的抗折強度，注漿 成型所要求的泥漿細度比較嚴格。泥漿細度過粗，抗折強度 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，分 層而在燒成中出現(xiàn)分層或凸起等現(xiàn)象，同時在燒成過程中， 顆粒間接觸面少，瓷化不完全

5、，產(chǎn)品吸水率大，易出現(xiàn)風驚、 炸裂。泥漿細度的控制，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。其實是不科學的。因為我 們從有關(guān)資料及實踐中得知，衛(wèi)生陶瓷泥漿中350目篩篩余 量在5 - 10%，小于10微米顆粒占4 4 - 5 5 %的泥漿性 能優(yōu)良。為達此目的，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。對泥漿粒度的檢驗也應(yīng)按上 述方法進行。這對泥漿性能的穩(wěn)定較有好處。水分在保證流動性及成型性能的前提下，水分越少越好，通常 為28%35%,生

6、產(chǎn)上習慣用控制泥漿密度來控制含水率， 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。流動性泥漿的流動性要好，保證注漿時泥漿能充滿整個模型。 生產(chǎn)上習慣用控制相對粘度即流動度來控制流動性。要求涂 -4粘度計30s，陳腐后達到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、流動性好的濃泥漿。觸變性用稠化度來衡量,它等于100ml泥漿在恩氏粘度計中靜 置30min后流出時間與靜置30s后流出時間的比值。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 是指泥漿在靜止時粘性會增加，一經(jīng)攪拌

7、或振動，稠化的泥 漿又獲得流動性，如再恢復(fù)靜止狀態(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 次流動時間，一次是攪拌后靜止一分鐘的流動時間a，一次 是靜止30分鐘后的流動時間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，會 使泥漿漏漿困難，排漿性不好，坯體還會出現(xiàn)糖心，易變形， 模型的狹窄部位容易出現(xiàn)存漿裂，同時給操作帶來困難，根據(jù) 有關(guān)資料介紹及證明肥復(fù)實踐。懸浮性漿料中的固體顆粒能較長時間呈懸浮狀態(tài)，這樣便于泥 漿的輸送及貯存,在成型過程中也不易分層。、泥漿的真空處理

8、泥漿在制備、儲存和輸送過程中，難免會混入一定數(shù)量 的空氣。為了使制品表面光潔平具有較高的機械強度、良好 的物理性能，在澆注前一般要對泥漿進行真空脫氣處理， 另外泥漿經(jīng)真空脫氣處理后還可以改善其流動性。在盛滿泥 漿的封閉式漿塔中，先用壓縮空氣進行攪拌，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 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

9、空處理10-15分鐘，可使干坯及制品的強度提高 15-20%。實踐證明，通常要用700-720mmHg的真空度進行 脫氣并保持一定時間，才能起到真空脫氣的作用，從而使干 坯及制品的強度提高。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)。合理控制泥漿的密度和顆粒細度。當泥漿的容積密度過大，或顆粒太細時，顆粒間距較小， 顆粒間引力較大，泥漿的流動阻力就大，當引力大于膠粒間 的斥力時就會聚沉，反之，如果泥漿的密度過小，或顆粒太 粗，則會降低成坯

10、密度和坯體強度，泥漿也會因顆粒沉淀而 破壞穩(wěn)定性。添加電解質(zhì)及其稀釋機理根據(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。在粘土一水系統(tǒng)中，粘土顆粒由于斷鍵、同品取代（如 硅氧四面體中的Si4+被A13+所取代，鋁氧八面體中的Al+ 被二價的Mg+、Ca+所取代），總是帶有電荷的（通常為負電 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，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散層的水化膜。粘土 膠團開成了三個不同層次：膠核（粘土顆粒本身）、膠粒（膠 核加吸附層）、膠團（膠粒加擴散層），膠團結(jié)構(gòu)見圖3-4-11。

11、當粘土顆粒移動時，只有吸附層隨之移動。吸附層表面對溶 液存在電位差，稱之為Z電位。膠粒的Z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，流動性 也好。Z電位主要取決于擴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)中的一價陽離子（H+除外）的電價比二價、三價 的要小，但水化離子的半徑卻比二價三價陽離子的大，因此 在泥漿中加入由一價陽離子（Na+ ）組成的電解質(zhì)后，由于 一價離子（H+除外）吸附能力弱，所以進入膠團吸附層的離 子數(shù)少，使整個膠粒呈現(xiàn)的負電荷較多。同時，一價離子水 化能力強，進入擴散層厚度增加，水化膜加厚，導致Z電位 增加使泥漿的穩(wěn)定性、流動性增強。此外，

12、泥漿的pH值對 泥漿的穩(wěn)定也有重要意義，因為粘土顆粒是片狀的，一般邊 上帶正電，面上帶負電，如果加入電解質(zhì)后使溶液呈堿性 OH-過剩）則可使部分顆粒邊上也帶負電，從而防止顆粒的 邊-面之間因帶不同電荷而相互吸引導致凝聚，促使泥漿稀 釋。陶瓷工業(yè)用電解質(zhì)分無機和有機兩大類（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泥漿滲水性差，易粘模， 坯體致密，強度較大；而單用純堿的泥漿成坯體疏松吸漿速 度快、脫?？?，但干坯強度小

13、。在使用水玻璃時要選用適當?shù)哪?shù)，即SiO2/Na2O的比 值，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，太多則會使部分擴散層離子壓入吸附層，使 膠粒的凈電荷減少，擴散層厚度減少，導致顆粒Z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，在一定時間內(nèi)達到所需 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。模具的準備和清理包括：按標準對新模型進行檢查，

14、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68%，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28 35C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，使模型能對合嚴實以避免跑 漿漏泥；增強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。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)。當脫模困難時刷滑石粉，用細紗布包裹滑石粉在吃漿面上輕輕拍打；如脫模時發(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。正確進行組裝對已處理好

15、需要組合使用的模型，對正合 嚴、夾緊、塞緊注漿管和微氣壓管準備注漿。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。將泥漿輕緩地注滿模型，應(yīng)避免“泥漿沖擊”造成斑點、 圈紋等缺陷。使用試驗澆注杯，判斷正確的放漿漿時間，從而達到要 求的澆注件厚度。(7 )回漿時應(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0.010.015Mpa。判斷脫模所要求達到的固化程度(鞏固時間)。太早，注 件會塌下來：太遲，注件收縮并且在受到模子束縛的地方會 自行裂開，造成廢品。一般此過程約為吃漿時間的一半。脫模時坯體的含水率約在19%20%，一般看模具注漿 口與坯體分離0.5-1毫米時，即可逆合模順序開模，小心取