特種陶瓷干壓成型坯體致密度的影響因素
編輯：轉(zhuǎn)自：先進(jìn)陶瓷展
發(fā)布時(shí)間：2023-02-17
特種陶瓷的成型方法有多種，如干壓成型、注漿成型、注射成型、凝膠澆注成型等。由于干壓成型擁有粘結(jié)劑含量低，不經(jīng)干燥可直接燒結(jié)，生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，效率高，坯體收縮小，可自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此，在特種陶瓷生產(chǎn)中最常用的方法是干壓成型。
如何制備致密度高且密度梯度均勻的坯體是研究的重點(diǎn)，從整體上看，干壓成型時(shí)影響坯體密度的因素有干壓工藝和粉體性能兩方面。
干壓工藝主要指加壓方式、加壓壓力、加壓速度以及保壓時(shí)間等。在干壓成型中，加壓方式有單向加壓和雙向加壓。加壓方式不同，壓力在模具內(nèi)的傳遞與分布也不同。
一般來(lái)說(shuō)，坯體的密度隨著壓力的增大而提高。在壓制過(guò)程中，壓力對(duì)生坯的密度、強(qiáng)度、孔隙率性能的影響，比其它因素更重要，同時(shí)對(duì)生坯燒結(jié)后的性能也有明顯影響。
壓力太小，坯體達(dá)不到最大致密化，以至于影響燒結(jié)致密化過(guò)程；壓力過(guò)大，又會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似于層裂的缺陷；只有壓力適中，才會(huì)壓制出理想的坯體。
加壓速度和保壓時(shí)間對(duì)坯體性能有很大的影響，即與壓力的傳遞和氣體的排出有很大的關(guān)系，如果加壓過(guò)快，保壓時(shí)間又短，氣體就不容易排除。同樣，當(dāng)壓力沒(méi)有傳遞到應(yīng)有的深度時(shí)，外力就已經(jīng)去掉，也難以得到理想的坯體質(zhì)量。當(dāng)然，如果加壓速度太慢，保壓時(shí)間又太長(zhǎng)，便會(huì)降低生產(chǎn)效率。故應(yīng)根據(jù)坯體的大小、形狀和厚薄來(lái)調(diào)整加壓速度和保壓時(shí)間。粉體的性能主要指顆粒粒度、顆粒級(jí)配、粘結(jié)劑及水分的含量、粉料的流動(dòng)性等。在相同壓力作用下，粒度大的粉體壓坯密度大，粒度小的粉體燒結(jié)密度大；同一粒度粉體，壓坯密度和燒結(jié)密度均隨壓力增大而增大。由此，顆粒粒度的增大有利于坯體致密度的提高。特種陶瓷干壓成型時(shí)首先需要對(duì)符合要求的陶瓷粉末進(jìn)行造粒，然后對(duì)造粒粉進(jìn)行壓制，最終得到坯體。造粒粉的性能如假顆粒的形狀、尺寸、尺寸分布、粉體的流動(dòng)性等將最終影響陶瓷坯體的致密度，而粘結(jié)劑的含量則影響著造粒粉的性能。在陶瓷干壓成型過(guò)程中，粘結(jié)劑主要起粘合作用，增大假顆粒粒徑，增加顆粒強(qiáng)度。在造粒過(guò)程中，如果粘結(jié)劑含量過(guò)高，會(huì)增加漿料的粘度系數(shù)、噴霧霧化角變小，霧滴經(jīng)干燥造粒后易團(tuán)聚在一起，達(dá)到粒度分布范圍廣，流動(dòng)性差的粉體，從而干壓成型時(shí)難以獲得高致密度的坯體。如果粘結(jié)劑含量過(guò)低，坯體的強(qiáng)度就達(dá)不到加工的要求。水分的含量對(duì)坯體的致密度也有很大的影響：含水量過(guò)大則干燥收縮大，對(duì)生坯的尺寸控制就困難，并且成型時(shí)粉料易與模具發(fā)生粘連，從而影響坯體的致密度；含水量過(guò)小，又會(huì)影響造粒粉的破碎性能，不利于得到高致密度的坯體。
良好的流動(dòng)性可保證干壓成型時(shí)顆粒間的內(nèi)摩擦小，粉料能順利地填滿(mǎn)模型的各個(gè)角落，同時(shí)也有利于增加粉料的填充密度，從而在較小的壓力下獲得密實(shí)而均勻的陶瓷坯體。
參考資料：
李曉東等.影響陶瓷干壓成型坯體致密度的因素
李世波等.特種陶瓷的成型與坯體密度的關(guān)系
