特種陶瓷的成型技術

　　粉末成形是陶瓷材料或制品制備過程中的重要環節。粉料成陶瓷形技術的目的是為了使坯體內部結構均勻、致密，它是提高陶瓷產品可靠性的關鍵步驟。成形過程就是將分散體系(粉料、塑性物料、漿料)轉變為具有一定幾何形狀和強度的塊體，也稱素坯。粉末的成形方法很多，如膠態成形工藝、固體無模成形工藝、陶瓷膠態注射成形等。不同形態的物料應用不同的成形方法。究竟選擇哪一種成形方法取決於對制品各方面的要求和粉料的自身性質(如顆粒尺寸、分布、表面積)。陶瓷材料的成形除將粉末壓成一定形狀外，還可以外加壓力，使粉末顆粒之間相互作用，並減少孔隙度，使顆粒之間接觸點產生殘余應力(外加能量的儲存)。這種殘余應力在燒結過程中，是固相擴散物質遷移致密化的驅動力。沒有經過冷成形壓實的粉末，即使在很高的溫度下燒結，也不會產生致密化的制品。經燒結後即可得到致密無孔的陶瓷，可見成形在陶瓷燒結致密化中的重要作用。坯體成形的方法種類很多，如：

　　(1) 熱壓鑄成形

　　熱壓鑄成形也是石英注漿成形的一種， 但不同之處在於它是在坯料中混入石蠟，利用石蠟的熱流特性，使用金屬模具在壓力下進行成形，冷凝後獲得坯體的方法。 熱壓鑄成形的工作原理如下： 先將定量石蠟熔化為蠟液再與烘干的陶瓷粉混合，凝固後制成蠟板，再將蠟板置於熱壓鑄機筒內，加熱熔化成漿料，通過吸鑄口壓入模腔，保壓、去壓、冷卻成形，然後脫模取出坯體，熱壓鑄形成的坯體在燒結之前須經排蠟處理。 該工藝適合形狀復雜、精度要求高的中小型產品的生產，設備簡單、操作方便、勞動強度小、生產效率高。 在特種陶瓷生產中經常被采用。 但該工藝工序比較復雜、耗能大、工期長，對於大而長的薄壁制品，由於其不易充滿模具型腔而不太適宜。目前工業生產最普遍的生產技術之一。

　　(2) 擠壓成形

　　將粉料、粘結劑、潤滑劑等與水均勻混合，然後將塑性物料擠壓出剛性模具即可得到管狀、柱狀、板狀以及多孔柱狀成形體。 其缺點主要是物料強度低容易變形，並可能產生表面凹坑和起泡、開裂以及內部裂紋等缺陷。 擠壓成形用的物料以粘結劑和水做塑性載體， 尤其需用粘土以提高物料相容性，故其廣泛應用於傳統耐火材料，如爐管以及一些電子材料的成形生產。該技術目前為勝達陶瓷主要生產技術之一。

　　(3) 流延成形

　　流延成形是將粉料與塑化劑混合得到流動的粘稠漿料，然後將漿料均勻地塗到轉動著的基帶上，或用刀片均勻地刷到支撐面上，形成漿膜，干燥後得到一層薄膜，薄膜厚度一般為 0、01～1mm。 流延法用於鐵電材料的澆注成形。 此外，它還被廣泛用於多層陶瓷、電子電路基板、壓電陶瓷等器件的生產中。

　　(4) 凝膠注模石英管成形

　　凝膠注模成形是一種膠態成形工藝， 它將傳統陶瓷工藝和化學理論有機結合起來， 將高分子化學單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷的成形工藝中， 通過將有機聚合物單體及陶瓷粉末顆粒分散在介質中制成低粘度，高固相體積分數的濃懸浮體，並加入引發劑和催化劑，然後將濃懸浮體(漿料)注入非多孔模具中，通過引發劑和催化劑的作用使有機物聚合物單體交聯聚合成三維網狀聚合物凝膠，並將陶瓷顆粒原位粘結而固化成坯體。 凝膠注模成形作為一種新型的膠態成形方法， 可淨尺寸成形形狀復雜、強度高、微觀結構均勻、密度高的坯體，燒結成瓷的部件較干壓成形的陶瓷部件有更好石英舟的電性能。 目前已廣泛應用於電子、光學、汽車等領域。

　　(5) 氣相成形

　　利用氣相反應生成納米顆粒， 如能使顆粒有效而且致密地沉積到模具表面，累積到一定厚度即成為制品，或者先使用其它方法制成一個具有開口氣孔的坯體， 再通過氣相沉積工藝將氣孔填充致密， 用這種方法可以制造各種復合材料。 由於固相顆粒的生成與成形過程同時進行，因此可以避免一般超細粉料中的團聚問題。 在成形過程中不存在排除液相的問題， 從而避免了濕法工藝帶來的種種弊端。

　　(6) 軋模成形

　　將准備好的坯料伴以一定量的有機粘結劑置於兩輥之間進行輥軋， 然後將軋好的坯片經衝切工序制成所需的坯件。 軋輥成形時坯料只是在厚度和前進方向上受到碾壓，寬度方向受力較小。 因此，坯料和粘結劑會出現定向排列。 干燥燒結時橫向收縮大易出現變形和開裂，坯體性能會出現各向異性。 另外，對厚度小於 0、08mm 的超薄片，軋模成形是難以軋制的，質量也不易控制。

　　(7) 注漿成形

　　根據所需陶瓷的組成進行配料計算， 選擇適當的方法制備陶瓷粉體進行混合、塑化、造粒等，才能應用於成形。 注漿成形適用於制造大型的、形狀復雜的、薄壁的陶瓷產品。 對料漿性能也有一定的要求，如：流動性好、粘度小，利於料漿充型，穩定性好。 料漿能長時間保持穩定，不易沉澱和分層，含水量和含氣量盡可能小等。