第六章 无机非金属材料成型工艺.docVIP

PAGE PAGE 1 第六章 无机非金属材料成型工艺 本章内容及要求 本章共13节，教授课时6学时，通过本章学习，要掌握无机非金属材料主要的成型工艺过程，应用于特点。 6.1 概述 6.2 注浆成型 6.3 塑性成型 6.4 压制成型 6.5 喷涂法成型 6.6 缠绕法成型 6.7 抄取法成型 6.8 层压法成型 6.9 薄片挤压成型 6.10 纺织工艺法成型 6.11 造粒成型 6.12 玻璃熔体成型 6.13 成型模具 重点：注浆成型、塑性成型、压制成型、玻璃熔体成型的具体工艺过程。 要求： 掌握注浆成型的物理化学过程和对泥浆的要求； 掌握注浆成型的方法，以及加速注浆的方法 掌握塑性成型的工艺原理、成型的方法与工艺过程； 了解影响泥料可塑性的因素； 掌握压制成型的工艺原理、成型过程坯体的变化以及成型方法； 了解造粒成型的方法和作用； 了解玻璃熔体的成型方法； 掌握浮法生产玻璃的原理、工艺要求和如何拉薄玻璃。 第一节 概述 一、成型的意义 很多无机非金属材料经常需要通过成型的手段，制造出具有特定形状尺寸的个各种功能材料（制品）。成型，实际上不仅是一个形状尺寸的制造过程，而且包括制品的固化及加工等一系列内容。从处理工艺来看，它除了包括材料的物理机械作业之外，还涉及广泛的无机、有机、高分子化学、表面化学、热力学材料工艺学等方面的内容，以及配套的经验与制作技巧。 1、成型的概念 成型是在规定的模具与/或载体上，通过机械力或其他物理化学力的作用，使原材料的组分均匀地形成规定形状、尺寸及一定强度与密度的加工作业。 成型前的作业 无论哪一种制品，在成型前必须预先设计好材料的组分配比，制备好成型用的混合料，考虑好成型工艺特点及成型后的初期强度，还要考虑固化方法及固化过程中的化学与物理化学反应，以及由此给最终制品带来的技术物理特性。因此，成型用混合料的制备有着重要意义。按不同类型的制品及生产工艺特点，这些混合料的性能及名称各不相同，常见的有泥浆浇注料、糊料、坯料、悬浮分散状料浆、压塑料、料子、干粉预半料等。此外，有一些成型方法是在成型过程中混合配制各种组分的，例如喷射成型的纤维增强复合材料等。 二、成型辅助剂 在非金属矿物材料成型工艺中，几乎都要添加成型辅助剂。成型辅助剂有无机和有机的两类。 传统的陶瓷材料（陶瓷器），作为基本原料主要大量使用粘土矿物。粘土的粘结性提供了胚料的足够强度及可塑性，因此除少量使用无机的辅助剂外，不必添加有机辅助剂。但是对精细陶瓷、碳素制品以及所有的无机/有机聚合物复合材料，成型辅助剂是必不可少的。 成型辅助剂分类 按成型辅助剂的成分可分为无机、有机成型辅助剂二类，按其作用可分为粘结剂及外加剂二类 （1）粘结剂作用：保证材料具有足够的初期强度和最终机械强度。 （2）外加剂作用：帮助复合材料及其粘结剂发挥其强化效应，起到改进材料成型加工时及最终产品的某些性能的作用。它可以是单一物质也可以是复合物质，但均要求掺加量少，有害影响小。常用的有稳定剂、促凝剂、抑制剂、增塑剂、膨胀剂或消泡剂、脱模剂、防水剂等。成型辅助剂的名称，在不同制品部门的称呼常有所区别。 成型辅助剂可以是单一物质，也可以是复合物质，要求掺加量少，有害影响小。详细可分为： ① 稳定剂： 某些通过烧结的无机非金属材料在加热过程中由于生成新化合物或晶型转变而引起膨胀。为了阻止或减轻由于热加工中生成新化合物或晶型转变而引起的膨胀，须加入少量稳定剂。如氧化锆制品中加入少量CaO作为稳定剂。 ② 促凝剂：使粘结剂凝结硬化的外加物。以水玻璃为粘结剂时加入少量氟硅酸钠（Na2SiF2）, 以磷酸为粘结剂时加入少量硅性氧化物。 ③ 抑制剂：为抑制某些物理化学反应而加入的少量物质。如加入少量草酸可以抑制某些磷酸盐的过快形成及过早硬化。加入少量MgO可以防止刚玉晶体在高温下异常生长。 ④ 增塑剂：指能提高泥料可塑性的物质。增塑剂的增塑效果与分散相的颗粒大小、表面张力、分散介质的极化特性有关。陶瓷或耐火材料常用的增塑剂有膨润土、聚乙烯醇、羧甲系纤维、糊精、淀粉等。 ⑤ 减水剂与解胶剂：减水剂：降低拌合料用水量的作用，或用水量不变的情况下，起到增大流动性或可塑性的作用。减水剂用量常为水泥的0.2%~1%。普通减水剂有木质素磺酸钠等，高效减水剂有B-萘磺酸甲醛缩合物等。三聚磷酸钠（Na2P3O10）也可作减水剂。解胶剂：起反絮凝的分散作用，无减水稀释效果，并具有成型后的粘结剂。 ⑥ 发泡剂：发泡剂又称起泡剂。它使材料形成稳定的微小泡沫，能使材料具有闭口（或连通）气孔结构。发泡和泡沫稳定的条件是降低液—气界面的表面张力，在气泡周围形成坚固的膜，使气泡内的气体不易逃逸，并使气泡不易连结。生产耐火材料时常用松香作发泡剂；水泥轻质制品用铝粉（碱性条件下）作发泡