精细陶瓷的预热粒料成型工艺

一般在进行陶瓷粒料成型时，为提高成型体的保形性，通常加入少量聚乙烯醇有机粘结剂。聚乙烯醇的添加方法是在氧化铝、铁氧体、电介体等精细陶瓷原料中，以固体分计加入百分之几的聚乙烯醇，制备料浆，经喷雾干燥机喷雾干燥成粒料，喂入成型机料斗中，通过溜槽，填入成型机中固定金属模，然后上下加压成型，再挤出，取出成型体。由于所用聚乙烯醇硬度取决于温度，当周围温度大大低于聚乙烯醇玻璃化转变温度，聚乙烯醇膜硬度增大。特别是冬季的夜晚，一般室内温度显著降低，甚至接近０℃或更低，聚乙烯醇硬度更大，陶瓷粒料表面的聚乙烯醇覆膜变硬，在１００Ｍｐａ压力下加压成型，颗粒间的结合力也难以增强，成型体保形性大幅度降低，搬运时坯件易出现破裂、龟裂等不良缺陷，特别是薄型异型件保形性就更差，易脆、翘曲，因此烧结的精细陶瓷强度降低，不合格率上升。由此得知，粒料加压成型时，低温导致保形性降低。若使整个成型室温度约保持在聚乙烯醇玻璃化转变温度下，粒料在这样的成型室内贮放后进行成型，可改善保形性，但要使整个成型室保持在玻璃化转变温度下，从设备、运输及其费用等方面考虑不太现实。鉴于上述原因，通过研究，采用一种预热粒料成型工艺可有效解决上述存在的技术问题，使成型体获得良好的保形性。 　　一、预热粒料成型工艺 　将陶瓷原料与聚乙烯醇混合的粒料贮放于可调节温度的成型机料斗中，并调节振动器温度，使其约保持在聚乙烯醇玻璃化转变温度下，同时用埋入在夹具上的铠装加热器，加热成型金属模具至聚乙烯醇玻璃化转变温度，这时将料斗中的粒料由溜槽喂入振动器，边调节温度，边填入成型模，加压成型、冷却。 　　贮放陶瓷粒料的成型机料斗和供填入成型模的振动器的外框分别为双层结构，在其中间埋入加热器，接通电流，使振动器控制在２５℃～３０℃聚乙烯醇玻璃化转变温度下，在固定成型模的夹具内部也埋入加热器，接通电流，加热成型模，同样使其温度控制在２５℃～３０℃。预热粒料成型流程是在陶瓷原料中添加百分之几的聚乙烯醇，制备所定量的粒料，喂入料斗贮放，经溜槽和加热至２５℃～３０℃的振动器填入加热至同一温度的成型模成型。由于粒料被加热，粒料表面的聚乙烯醇覆膜也被加热，具有塑性，加压时聚乙烯醇覆膜发挥流动性和粘结的作用，即使成型异型坯件，冷却固化后保形性也高，从而获得不翘曲变形，保形性好、密度高的成型体。 　　二、成型试验 　　为评定上述工艺的效果，以不同试验条件进行以下试验。 　　成型试验１：在组成为Ａｌ２Ｏ３ ９６．７％、ＳｉＯ２ ２．１％、ＭｇＯ ０．６％和ＣａＯ０．６％的氧化铝原料中加入２．５％重量的聚乙烯醇（以固体分计），然后加水，制备料浆，经喷雾干燥成粒料，将粒料装入温度为０℃、１０℃、２０℃、３０℃和４０℃恒温槽中恒温３０分钟，金属模也在０℃、１０℃、２０℃、３０℃和４０℃下恒温，然后用同一温度下恒温的模具和粒料分别在７５Ｍｐａ、１００Ｍｐａ和１２５Ｍｐａ压力下面压成型成尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×４５ｍｍ的成型体，测定密度和抗折强度。测定结果如表１所示。表中表明，模具和粒料恒温在２０℃～４０℃，成型体密度和抗折强度因聚乙烯醇的塑性而提高。当温度低于２０℃，成型体密度和抗折强度降低，特别是抗折强度。 成型试验２ 　　在Ｍｎ－Ｚｎ铁氧体原料中添加１．５％重量的聚乙烯醇（以固体分计），制备料浆，经喷雾干燥成粒料。将粒料与金属模分别在０℃、１０℃、２０℃、３０℃和４０℃下恒温，然后用恒温的模具和粒料分别在９０Ｍｐａ、１２０Ｍｐａ和１５０Ｍｐａ压力下面压成型成尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×４５ｍｍ的成型体，测定密度和抗折强度。测定结果如表２所示。表中表明，金属模和粒料加热至２０℃～４０℃，聚乙烯醇具有塑性，成型体的密度和抗折强度高，保形性好。 　　三、结语 　　采用该成型工艺，不仅成型体具有良好的保形性，烧结的产品质量佳、精度高、其合格率提高，而且不受气温变化影响，生产稳定。另外，所用生产设备也简单。