干壓成型?影響因素

干壓成型是將粉料(含水分5%～8%)裝入金屬模具中，在力的作用下加以壓縮(通常為單向加壓)，坯料內(nèi)空隙中的氣體部分排出，顆粒發(fā)生位移、逐步靠攏，互相緊密咬合，最終形成截面與模具截面相同、上下兩面形狀由模具上下壓頭決定的坯體。成型坯體內(nèi)孑L隙尺寸顯著變小，數(shù)量大大減少，密度顯著提高，并具有了一定的強(qiáng)度。

當(dāng)粉料為很細(xì)的瘠性粉料時(shí)，將對(duì)成型產(chǎn)生不利的影響：一是粉料流動(dòng)性差和拱橋效應(yīng)，影響對(duì)模腔的均勻填充；二是粉體越細(xì)、松裝高度越大，壓縮比越大，易使坯體密度不均勻；三是孔隙中氣體較難排出，易因彈性后效作用使坯體產(chǎn)生層裂。故本實(shí)驗(yàn)采用加壓造粒法，即將細(xì)粉與黏結(jié)劑混合后，在18～36MPa壓力下壓成大塊，再弄碎、過篩，制成較粗的、流動(dòng)性好的團(tuán)粒。由于團(tuán)粒與細(xì)粉相比尺寸顯著增大、體積密度提高，流動(dòng)性也顯著改善。造粒常用的黏結(jié)劑有PVA(聚乙烯醇)、PEG(聚乙二醇)、CMC(羧甲基纖維素鈉)等多種，要考慮到黏結(jié)劑后續(xù)還要燒掉，故應(yīng)選擇揮發(fā)性好、殘留組分少的黏結(jié)劑(如PVA)為宜，用量一般為粉料質(zhì)量的l%～3%。

常規(guī)方法包括單向加壓，雙向加壓（雙向同時(shí)加壓，雙向分別加壓），四向加壓等。改進(jìn)的干壓成型有振動(dòng)壓制和磁場(chǎng)壓制（適用于金屬粉末）等。

干壓成型的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，人工少、廢品率低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)的制品密度大、強(qiáng)度高，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)；缺點(diǎn)是成型產(chǎn)品的形狀有較大限制，模具造價(jià)高，坯體強(qiáng)度低，坯體內(nèi)部致密性不一致，組織結(jié)構(gòu)的均勻性相對(duì)較差等。在陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域以干壓方法制造的產(chǎn)品主要有瓷磚、耐磨瓷襯瓷片、密封環(huán)等。

①粉料具有較高的體積密度，以降低其壓縮比。因?yàn)楦蓧撼尚褪菍⒘咸畛湓阡撃Ｐ颓恢袎褐瞥尚偷?，模腔深度隨壓縮比的增大而增高，而模腔越深則越難壓緊，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

②粉料流動(dòng)性要好。良好的流動(dòng)性可保證壓制時(shí)顆粒間的內(nèi)摩擦小，粉料能順利地填滿模型的各個(gè)角落。

③粉料要有合理的顆粒級(jí)配。從最緊密堆積原理出發(fā)，較好級(jí)配的顆粒，且細(xì)粉盡可能少，可以減少空氣含量，并降低壓縮比，提高流動(dòng)性。

④在壓力下易于粉碎，這樣可形成致密坯體。

⑤水分要均勻，否則易使成型與干燥困難。

影響干壓成型性能的因素很多，除了粉體的性能外，主要是壓制方式和壓制制度以及潤滑劑的使用。

(1)壓制方式的影響。由于顆粒間內(nèi)摩擦和顆粒與模壁的外摩擦?xí)斐蓧毫p失，單向加壓容易在壓坯高度方向和橫截面上產(chǎn)生密度不均勻現(xiàn)象，尤其當(dāng)壓坯高徑比值較大時(shí)更為明顯。為此可采用雙向加壓或兩次先后加壓來減少這種現(xiàn)象。

(2)壓制壓力的影響。當(dāng)壓坯截面面積和形狀一定時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，壓力增大有利于壓坯密度的提高，但在接近密度的極限值時(shí)，再提高壓制壓力無助于密度進(jìn)一步提高，且易出現(xiàn)層裂或損壞模具。對(duì)于結(jié)構(gòu)陶瓷，壓力在70～100MPa為宜。

(3)保壓時(shí)間的影響。為使坯體內(nèi)壓力傳遞充分，有利于壓坯中密度分布均勻，以及有利于更多氣體沿縫隙排出，必須要有足夠的保壓時(shí)間。

氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、等靜壓成型、注漿成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型、塑性擠壓成型、膠態(tài)凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。

（1）注漿成型

注漿成型的成型過程包括物理脫水過程和化學(xué)凝聚過程，物理脫水通過多孔的石膏模的毛細(xì)作用排除漿料中的水分，化學(xué)凝聚過程是因?yàn)樵谑嗄１砻鍯aSO4 的溶解生成的Ca2 提高了漿料中的離子強(qiáng)度，造成漿料的絮凝。在物理脫水和化學(xué)凝聚的作用下，陶瓷粉體顆粒在石膏模壁上沉積成型。注漿成型適合制備形狀復(fù)雜的大型陶瓷部件，但坯體質(zhì)量，包括外形、密度、強(qiáng)度等都較差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大且不適合自動(dòng)化作業(yè)。

（2）熱壓注成型

熱壓注成型是在較高溫度下（60~100℃）使陶瓷粉體與粘結(jié)劑（石蠟）混合，獲得熱壓鑄用的料漿，漿料在壓縮空氣的作用下注入金屬模具，保壓冷卻，脫模得到蠟坯，蠟坯在惰性粉料保護(hù)下脫蠟后得到素坯，素坯再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成瓷。熱壓注成型的生坯尺寸精確，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，模具磨損較小，生產(chǎn)效率高，適合各種原料。蠟漿和模具的溫度需嚴(yán)格控制，否則會(huì)引起欠注或變形，因此不適合用來制造大型部件，同時(shí)兩步燒成工藝較為復(fù)雜，能耗較高。

（3）流延成型

流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機(jī)粘結(jié)劑、增塑劑、分散劑等充分混合，得到可以流動(dòng)的粘稠漿料，把漿料加入流延機(jī)的料斗，用刮刀控制厚度，經(jīng)加料嘴向傳送帶流出，烘干后得到膜坯。此工藝適合制備薄膜材料，為了獲得較好的柔韌性而加入大量的有機(jī)物，要求嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，否則易造成起皮、條紋、薄膜強(qiáng)度低或不易剝離等缺陷。所用的有機(jī)物有毒性，會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，應(yīng)盡可能采用無毒或少毒體系，減少環(huán)境污染 。