中国粉体网讯 成型工艺是得到内部均匀及高密度坯体的核心环节，现有的陶瓷成型方法主要包括：干压成型、半干压成型、可塑成型、注浆成型、等静压成型和3D打印成型。
薄壁复杂形状陶瓷理论上只有3D打印成型才能够做出像纸一样薄的形状复杂的陶瓷半成品。但是3D打印成型存在价格昂贵、生产效率也不高等缺点；另外，3D打印最大的问题就是：在成型的过程中需要引入大量的树脂黏合剂，因大量有机黏合剂的引入，在素坯排烧和产品烧成过程中，导致干燥和烧成收缩太大（15%～20%线收缩），而使产品开裂、变形和坍塌，无法制作出形状不变、尺寸相对精准的薄壁复杂形状的陶瓷制品。
因此，探索一种新的陶瓷成型模式，解决薄壁复杂形状陶瓷的成型和制作问题，很有必要。
新成型方法：由“柔软性”变“硬质”
有研究发现，利用无机金属纤维材料的“柔软性”实现“硬质”复杂形状陶瓷的，这是一种新型的陶瓷成型方法。具体方法：
1、用无机非金属纤维制成无机非金属纤维纸；
2、把无机非金属纤维纸通过折纸法、剪纸法、卷纸法、合成纸板法、纸绳编织法制作各种复杂形状的无机非金属纤维纸件；
3、将纤维纸件浸入事先调配好的陶瓷基高温强化剂之中，待料浆浸入程度达到要求后，取出渗入陶瓷基高温强化剂的纤维复合材料素坯样件；
4、最后将素坯样件干燥后烧结，制成复杂形状的陶瓷产品。
这种新型成型方法与通常的陶瓷成型方法相比有以下特点：
●在本法中的陶瓷基高温强化剂属普通水系料浆，无需添加石蜡、树脂等有机黏结剂，可节省工艺过程，环保。
●无机非金属纤维与陶瓷基高温强化剂结合后，纤维网络结构与高温强化剂强强结合，双重保护，避免变形和坍塌。
●该种结构的陶瓷基复合材料，因无机非金属纤维的框架作用使得制品的烧成收缩非常小（线收缩1.5%～2.1%），烧成过程不易产生变形。
因该方法具有上述突出优点，使得难以实现的薄壁复杂形状陶瓷制作变得简单易行，这是陶瓷成型方法的新发现。
新成型法制备工艺研究
基于新成型方法的陶瓷基复合材料制备工艺研究共包含了无机非金属纤维纸的制备工艺研究和陶瓷基复合材料新的成型和制作方法研究两方面的内容。
工艺流程图
1、无机非金属纤维纸的制备工艺研究
根据性能要求，无机金属纤维纸可分为：无机非金属纤维纸P、M、G等。其中，无机非金属纤维纸P用量最大，也是最为普遍的一种无机非金属纤维纸。在成型过程中无机非金属纤维纸的性能要求很高，应具有：超薄、柔软，常温下干、湿强度高、耐高温度等级高等技术特性。
无机非金属纤维主要成分是Al2O3和SiO2，是由含铝元素的矿石（高岭土或黏土等）为主要原料经1700℃以上高温煅烧熔融后，经过喷吹后形成的纤维状物质。虽然其形态与植物纤维相似，但由于构成不同，它的物理化学性能与植物纤维有较大的差异。
无机非金属纤维与植物纤维的对比
无机非金属纤维无亲水性，要想其保证分散均匀，就要通过引入特殊的有机助剂来实现，这些助剂通过对无机非金属纤维的湿润、表面改性、分散、悬浮和黏结等过程处理，来满足无机非金属纤维纸的抄造工艺要求。比如：
（1）打浆和除渣：采用疏解器，控制转数对无机非金属纤维打浆，利用金属编织网过滤；
（2）引入9%针叶木浆提高无机非金属纤维纸强度；
（3）添加分子量为500万的PEO作为分散剂,保证分散均匀；
（4）添加1.0%水溶性树脂Y，对无机非金属纤维纸进行改性增强处理。
2、陶瓷复合材料新成型法与制造方法
将纸件浸于陶瓷基高温强化剂液体中，待料浆浸入程度达到要求后取出，得陶瓷基无机非金属复合材料半成品；再将其干燥后进行烧结，得陶瓷基复合材料产品。因复杂形状薄壁陶瓷制品在烧成过程中极易发生变形和塌陷，所以通过配方和工艺设计，保证产品在烧成的任何温度下，都能保持适宜的强度而不坍塌和变形，是制作薄壁复杂形状陶瓷产品的技术关键。
要解决这一技术关键问题，要从陶瓷基复合材料的配方和工艺设计入手，主要包括:
（1）无机非金属纤维的选择；
（2）陶瓷基高温强化剂的选择；
（3）无机非金属纤维与陶瓷基高温强化剂匹配组合设计；
（4）陶瓷基高温强化剂固含量的确定；
（5）烧成温度制度制定。
根据不同种类无机非金属纤维性能特点设计组合不同的陶瓷基高温强化剂，实现烧成过程不坍塌、不变形的目标，同时，因材料配方组合的不同，能够制作出不同性能和用途的陶瓷基复合材料。
陶瓷基高温强化剂液体由作为固体组分的无机非金属材料和水组成，固含量为45％～65％；烧结条件为：将干燥的半成品在30～50min内（因产品不同而变化）随炉升温至烧结温度，保温烧结20min后，关闭电炉，随炉冷却至室温，烧结温度1000～1300℃（因产品不同而变化），得陶瓷基复合材料产品。通过大量的实验和研究，研究人员作出了系列薄壁陶瓷基复合材料产品，如下表：
产品系列与参数控制
样品图片
总结
这种新型的陶瓷成型方法，既能做出致密陶瓷，也能作出多孔陶瓷。能做出像纸一样薄的形状复杂并可随意创作的各种不同颜色的折纸陶瓷花、剪纸陶瓷片和编织成陶瓷花篮等艺术陶瓷产品，实现了复杂薄壁陶瓷工艺简单化、日常化目标。同时可利用无机非金属纤维纸纤维之间相互交织的网络特性，做出不同性能要求的多孔陶瓷产品，用于化工和食品工业的过滤陶瓷材料。
该方法的可靠性已通过了实验室的验证，现已在实验室生产出系列小试样品。而现在用这种方法制作的产品只局限在1000～1300℃的普通陶瓷，我们也可以用这种方法制作出1500～1800℃的精细陶瓷，只需选用更高温度等级的无机非金属纤维和与之相匹配的陶瓷基高温强化剂就能够实现技术上的突破，达到制作精细陶瓷的目标，这方面的工作还有待于进一步的研究和探索。
参考来源：
乔禾等人：折叠出来的陶瓷——基于一种新的陶瓷成型机制作方法的发现和研究
（中国粉体网编辑整理/空青）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
