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粉体百科丨特种陶瓷干压成型坯体致密度的影响因素


来源:中国粉体网   初末

[导读]  如何制备致密度高且密度梯度均匀的坯体是研究的重点,从整体上看,干压成型时影响坯体密度的因素有干压工艺和粉体性能两方面。

特种陶瓷的成型方法有多种,如干压成型、注浆成型、注射成型、凝胶浇注成型等。由于干压成型拥有粘结剂含量低,不经干燥可直接烧结,生产工序简单,效率高,坯体收缩小,可自动化生产等优点。因此,在特种陶瓷生产中最常用的方法是干压成型。


如何制备致密度高且密度梯度均匀的坯体是研究的重点,从整体上看,干压成型时影响坯体密度的因素有干压工艺和粉体性能两方面。


干压工艺的影响


干压工艺主要指加压方式、加压压力、加压速度以及保压时间等。


加压方式


在干压成型中,加压方式有单向加压和双向加压。加压方式不同,压力在模具内的传递与分布也不同。



加压方式对坯体密度的影响


加压压力


一般来说,坯体的密度随着压力的增大而提高。在压制过程中,压力对生坯的密度、强度、孔隙率性能的影响,比其它因素更重要,同时对生坯烧结后的性能也有明显影响。


压力太小,坯体达不到最大致密化,以至于影响烧结致密化过程;压力过大,又会出现类似于层裂的缺陷;只有压力适中,才会压制出理想的坯体。


加压速度及保压时间


加压速度和保压时间对坯体性能有很大的影响,即与压力的传递和气体的排出有很大的关系,如果加压过快,保压时间又短,气体就不容易排除。同样,当压力没有传递到应有的深度时,外力就已经去掉,也难以得到理想的坯体质量。当然,如果加压速度太慢,保压时间又太长,便会降低生产效率。故应根据坯体的大小、形状和厚薄来调整加压速度和保压时间。


粉体性能的影响


粉体的性能主要指颗粒粒度、颗粒级配、粘结剂及水分的含量、粉料的流动性等。


颗粒粒度及颗粒级配


在相同压力作用下,粒度大的粉体压坯密度大,粒度小的粉体烧结密度大;同一粒度粉体,压坯密度和烧结密度均随压力增大而增大。由此,颗粒粒度的增大有利于坯体致密度的提高。


粘结剂及水分含量的影响


特种陶瓷干压成型时首先需要对符合要求的陶瓷粉末进行造粒,然后对造粒粉进行压制,最终得到坯体。造粒粉的性能如假颗粒的形状、尺寸、尺寸分布、粉体的流动性等将最终影响陶瓷坯体的致密度,而粘结剂的含量则影响着造粒粉的性能。


在陶瓷干压成型过程中,粘结剂主要起粘合作用,增大假颗粒粒径,增加颗粒强度。在造粒过程中,如果粘结剂含量过高,会增加浆料的粘度系数、喷雾雾化角变小,雾滴经干燥造粒后易团聚在一起,达到粒度分布范围广,流动性差的粉体,从而干压成型时难以获得高致密度的坯体。如果粘结剂含量过低,坯体的强度就达不到加工的要求。


水分的含量对坯体的致密度也有很大的影响:含水量过大则干燥收缩大,对生坯的尺寸控制就困难,并且成型时粉料易与模具发生粘连,从而影响坯体的致密度;含水量过小,又会影响造粒粉的破碎性能,不利于得到高致密度的坯体。


粉料流动性


良好的流动性可保证干压成型时颗粒间的内摩擦小,粉料能顺利地填满模型的各个角落,同时也有利于增加粉料的填充密度,从而在较小的压力下获得密实而均匀的陶瓷坯体。


参考资料:
李晓东等.影响陶瓷干压成型坯体致密度的因素
李世波等.特种陶瓷的成型与坯体密度的关系




































 

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