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氧化锆陶瓷可塑成形工艺原理

氧化锆陶瓷可塑泥团是由固相、液相、气相组成的塑性一粘性系统,由粉料、粘结剂、增塑剂和溶剂组成。

  氧化锆陶瓷可(ke)塑(su)泥团是由固相(xiang)、液相(xiang)、气相(xiang)组成(cheng)的塑(su)性一(yi)粘性系(xi)统,由粉料(liao)、粘结(jie)剂(ji)、增(zeng)塑(su)剂(ji)和溶(rong)剂(ji)组成(cheng)。氧化锆陶瓷(ci)可(ke)塑(su)泥团与粉浆(jiang)的重(zhong)要差别在于(yu)固液比不同。氧化锆陶瓷(ci)可(ke)塑(su)泥团含水一(yi)般(ban)为19%~26%,而(er)粉浆(jiang)含水高达(da)30%~35%。泥团颗粒间存在着两种力(li):

氧化锆陶瓷

  ①吸力(li)(li),主(zhu)要有范德华力(li)(li)、静(jing)电引(yin)(yin)力(li)(li)和毛细管(guan)力(li)(li)。吸力(li)(li)作用范围约2nm。毛细管(guan)力(li)(li)是泥团(tuan)颗粒问引(yin)(yin)力(li)(li)的主(zhu)要来源。

  ②斥力,在水(shui)介(jie)质中(zhong),斥力作用范围(wei)约20nm。当系统中(zhong)水(shui)含(han)量高,颗(ke)粒相距(ju)较远(yuan),表现(xian)出以斥力为主。当水(shui)含(han)量低时,颗(ke)粒接(jie)近,表现(xian)出以吸力为主,成(cheng)为泥团。

  氧化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)可(ke)塑(su)成(cheng)型要(yao)求泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)有(you)(you)(you)一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)可(ke)塑(su)性(xing)。所谓氧化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)可(ke)塑(su)性(xing)是(shi)指(zhi)团(tuan)(tuan)料(liao)在外(wai)(wai)力(li)(li)作用(yong)下产生应(ying)(ying)(ying)(ying)变(bian)(bian)(bian)和去(qu)(qu)除(chu)外(wai)(wai)力(li)(li)后保留这(zhei)(zhei)种(zhong)变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)能力(li)(li)。如(ru)果(guo)一(yi)(yi)(yi)个(ge)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)在外(wai)(wai)力(li)(li)作用(yong)下极易变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing),外(wai)(wai)力(li)(li)去(qu)(qu)除(chu)后又基本保留这(zhei)(zhei)种(zhong)变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing),我们说这(zhei)(zhei)种(zhong)氧化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)具有(you)(you)(you)良好的(de)(de)(de)可(ke)塑(su)性(xing)。力(li)(li)很小时,应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)σ与ε应(ying)(ying)(ying)(ying)变(bian)(bian)(bian)占呈直线关系,变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)可(ke)逆(ni)的(de)(de)(de)。这(zhei)(zhei)种(zhong)弹(dan)性(xing)变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)(zhu)要(yao)是(shi)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)中(zhong)含有(you)(you)(you)少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)空(kong)气和有(you)(you)(you)机塑(su)化(hua)(hua)剂引起的(de)(de)(de)。如(ru)果(guo)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)超(chao)过矿则(ze)出现(xian)不可(ke)逆(ni)的(de)(de)(de)假塑(su)性(xing)变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)。被(bei)称之为流(liu)动极限(xian)(xian)(xian)或屈服极限(xian)(xian)(xian)。应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)超(chao)过σγ后,泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)具有(you)(you)(you)塑(su)性(xing)性(xing)质。去(qu)(qu)除(chu)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)后,只能部分恢复应(ying)(ying)(ying)(ying)变(bian)(bian)(bian)εγ剩(sheng)下的(de)(de)(de)γη。是(shi)不可(ke)逆(ni)部分。若重(zhong)新施加(jia)应(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)超(chao)过σρ泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)开裂破(po)坏。此时的(de)(de)(de)应(ying)(ying)(ying)(ying)变(bian)(bian)(bian)值为艿ερ成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)时,希(xi)望(wang)(wang)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)长期(qi)维持塑(su)性(xing)状(zhuang)态。如(ru)果(guo)压力(li)(li)缓慢和多次(ci)加(jia)到泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)上,则(ze)有(you)(you)(you)利(li)于塑(su)性(xing)状(zhuang)态的(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)。有(you)(you)(you)两个(ge)参数对(dui)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)是(shi)屈服极限(xian)(xian)(xian)σρ另一(yi)(yi)(yi)个(ge)是(shi)ερ现(xian)裂纹的(de)(de)(de)变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)量(liang)(liang)。希(xi)望(wang)(wang)氧化(hua)(hua)锆(gao)陶(tao)瓷(ci)泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)有(you)(you)(you)高的(de)(de)(de)屈服极限(xian)(xian)(xian),以防偶(ou)然的(de)(de)(de)外(wai)(wai)力(li)(li)引起变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)。也希(xi)望(wang)(wang)有(you)(you)(you)足够大的(de)(de)(de)破(po)裂变(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)量(liang)(liang),以便成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)过程中(zhong)不出现(xian)裂纹。常(chang)用(yong)“σγχερ”来(lai)评价泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)能力(li)(li)。不同的(de)(de)(de)可(ke)塑(su)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)方(fang)法(fa)对(dui)这(zhei)(zhei)两个(ge)参数的(de)(de)(de)要(yao)求是(shi)不尽相同的(de)(de)(de)。挤(ji)压和{带坯(pi)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)求高些,以使坯(pi)体形(xing)(xing)(xing)(xing)状(zhuang)稳(wen)定。旋坯(pi)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)或滚压成(cheng)形(xing)(xing)(xing)(xing)则(ze)可(ke)小些。影(ying)响泥(ni)(ni)(ni)团(tuan)(tuan)可(ke)塑(su)性(xing)的(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)因素(su)有(you)(you)(you):

  1)氧(yang)(yang)化(hua)锆陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)原(yuan)料(liao)的(de)性质和(he)组成。一(yi)般来说(shuo),氧(yang)(yang)化(hua)锆陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)原(yuan)料(liao)本身是(shi)不能(neng)改变的(de)因(yin)(yin)素。阳离子(zi)交换(huan)(huan)力强的(de)原(yuan)料(liao),一(yi)方(fang)面(mian)可使氧(yang)(yang)化(hua)锆陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)粒(li)(li)子(zi)表面(mian)形(xing)成水(shui)膜,增加可塑性,另一(yi)方(fang)面(mian)由于(yu)氧(yang)(yang)化(hua)锆陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)粒(li)(li)子(zi)表面(mian)带有电荷(he),不会聚(ju)集。降低粒(li)(li)度,比表面(mian)积(ji)增加,也(ye)可增加阳离子(zi)交换(huan)(huan)能(neng)力。同时细(xi)(xi)粒(li)(li)原(yuan)料(liao)形(xing)成水(shui)膜所需的(de)水(shui)量多、毛细(xi)(xi)管力大。这(zhei)些是(shi)细(xi)(xi)粒(li)(li)泥团可塑性好的(de)原(yuan)因(yin)(yin)粘土粒(li)(li)度愈细(xi)(xi),含水(shui)量愈多,可加工性愈好。

  2)氧化锆(gao)陶(tao)瓷吸附(fu)(fu)离(li)(li)(li)子(zi)的影响(xiang)。从被吸附(fu)(fu)的阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)价(jia)数来(lai)考虑,三(san)价(jia)阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)价(jia)数高(gao),和带负电(dian)荷的粒子(zi)吸引力(li)(li)大,大部(bu)分进人胶团的吸附(fu)(fu)层中(zhong),整个(ge)胶粒电(dian)荷低,因(yin)而斥力(li)(li)减(jian)小、引力(li)(li)增(zeng)加(jia),所以泥(ni)团可(ke)塑性增(zeng)加(jia)。二价(jia)阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)次之,一价(jia)阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)最(zui)(zui)小。在一价(jia)阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)中(zhong),氢是(shi)(shi)一个(ge)例外(wai)。因(yin)为它(ta)实际(ji)上是(shi)(shi)一个(ge)原(yuan)子(zi)核,所以电(dian)荷密度最(zui)(zui)高(gao),吸引力(li)(li)也最(zui)(zui)大,从而可(ke)塑性也最(zui)(zui)大。原(yuan)料颗粒吸附(fu)(fu)不同的阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)时,其可(ke)塑性的顺序和阳(yang)(yang)(yang)离(li)(li)(li)子(zi)交换(huan)的顺序是(shi)(shi)相同的即:H+>A13+>Ba2>ca2>Mg2>NH2>K+>Na+>Li+

  3)氧化锆陶瓷溶剂的影响。最常用的溶剂(分散介质)是水。只有含有适当水分时,泥团才有最大的可塑性。一般来说,水膜厚度为0.2mm时泥团的可塑性最高。
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本文“氧化锆陶瓷可塑成形工艺原理”由科众陶瓷编辑整理,修订时间:2022-12-16 16:40:57
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