一、陶瓷注浆成形工艺简介

陶瓷成形工艺中,使用石膏模具的注浆成型是一种古老和传统的陶瓷成型方法，应用极为广泛。凡是形状复杂、不规则的、壁薄的、体积大且尺寸要求不严的器物都可以用注浆法成型。包括一般日用陶瓷类的花瓶、汤碗、菜盘、茶壶，卫生洁具类的坐便器、洗面盆，各种形状的工艺瓷器，还有相当一部分工业陶瓷、特种陶瓷产品等。这种成形方法,可以制得复杂形状制品,可以生产出深浮雕、独特曲线、薄壁变截面的制品。该种方法的优点还在于工艺流程较为简单,生产成本较低。

微压注浆原理图

注浆过程就是石膏模具开口气孔的小毛细管从陶瓷泥浆中吸收水的过程。在该过程中,于模具内面形成部分脱水的致密硬质塑性沉淀物层。使用这种成形工艺，泥浆的流动性能对注件的质量有很大影响。

二、陶瓷泥浆流动性概念及影响流动性的主要因素

1、泥浆的流动性

泥浆的流动性与相对粘度成反比,流动度(V) 与相对粘度(η) 的关系式为    V = 1/η。流动性好的泥浆,才能保证坯体的质量,防止坯体变形。当泥浆粘度过大时,流动性差,吃浆速度太快,泥浆流入模型内会造成坯体薄厚不均和浆面不平整,并在排浆时不能流净,干燥时易产生坯裂等缺陷,给生产尤其是成形造成很大的困难。反之粘度过小,流动性太好,泥浆中的粗颗粒会产生沉淀,使坯体组织不均匀,干燥收缩不均,易开裂,另外吃浆速度减慢,半成品脱模晚,坯体板硬,加工性差,加工时很容易出现开裂现象。卫生瓷泥浆的相对粘度一般在4′30″～5′40″(用恩氏粘度计测定流出200ml 泥浆所需时间) 。

2、影响泥浆流动性的因素：

A、泥浆颗粒粒度分布

泥浆颗粒粒度分布是影响泥浆流动性、制品收缩、高温液相量、产品吸水率的重要因素,它将会影响泥浆的悬浮性、渗透性以及坯体的抗折强度,注浆成形所要求的泥浆粒度分布比较严格。泥浆过细,吃浆时间延长,注浆后容易造成坯体软塌;泥浆颗粒太粗,造成较多的半成品破损、抗折强度低、加工性能差。

泥浆的粒度分布如果不合理,吸浆时坯体容易产生分层,干燥、烧成时由于应力不同而产生开裂。卫生瓷泥浆较理想的颗粒级配为 < 5μm  37 %、< 10μm  54 %、< 20μm 21 %、< 63μm 96 %。

B、泥浆的原材料

要制得必要流动性的泥浆,所用原材料应符合一系列要求。特别是作为主要成分的高岭土要保障吃浆强度。根据意大利标准,其于组成中的含量应能保障浇注干燥坯体具有3. 0～3. 2MPa 的强度。对高岭土的要求极为苛刻,实质上就是要保障泥浆的流动性。

在制备泥浆时,水的质量起着重要的作用。根据美国标准(ASTM) ,所用水应符合如下要求:

A类—(Ca + Mg) < 38. 5mg/ L ,SO4 < 25mg/ L ,Cl <13mg/L ; 

B类—( Ca + Mg) < 43mg/ L , SO4 <102mg/L ,Cl < 18mg/ L。

C、添加剂

泥浆的流变性指流动性和触变性,影响流变性的主要因素有:泥浆浓度、固相颗粒大小、电解质的加入、陈腐、有机物质和可溶性盐类。电解质的类型和用量,对泥浆流动度影响至关重要。

D、泥浆的温度

泥浆的温度是影响其流动性的外界因素,对注浆泥料的性能及浇注操作有很大的影响。泥浆的温度上升时,其粘度下降,流动性提高。因此提高泥浆温度,可以增加石膏模型的吸水速度和泥浆的流动性。生产中温度一般控制在28～32 ℃。

小结:泥浆是日用及卫生陶瓷生产的基础,泥浆质量的好坏直接关系到半成品及成品的质量的好与坏。而泥浆质量好坏最重要的指标之一就是流动性，控制好流动性指标的三个重要环节是：1、泥浆颗粒粒度分布  2、泥浆原材料质量。 3、添加剂的使用。 4、泥浆温度控制。为了控制好上述事关产品质量的重要指标，除了需要掌握工艺关键技术，也需要相关检测控制设备支持。激光粒度仪、粘度计、色谱仪、加热温控系统等等都是常见设备。工欲善其事必先利其器，舍得在技术装备上投入，必然会在产品质量、生产效率上获得丰厚的回报。

(粉体圈 作者：敬之)