CN107032749A - 坭兴陶的压制成型工艺 - Google Patents

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孙继旋
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Abstract

本发明公开了坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：1)取东泥、西泥混合粉碎至1～30μm，得到陶土粉末；2)将In2O3粉碎至1～30μm，将其与陶土粉末按1：10～15的重量比混匀，得到坯料；3)将坯料充入金属模腔，在5～15KPa下压制10～30s，得到成型坯体。本发明在坭兴陶土中加入In2O3可产生大量的游离电子，游离电子将坯料微粒包裹，使得微粒表面带负电荷，负电荷产生的静电斥力以及空间位阻斥力会将微粒间的范德华力屏蔽，使得坯料微粒不再团聚，流动性好，压制成的坯体均匀性好，致密度高，在烧结过程中坯体受热均匀，不易开裂。

Description

坭兴陶的压制成型工艺
技术领域
本发明涉及坭兴陶的成型方法，具体涉及用坭兴陶的压制成型工艺。
背景技术
钦州坭兴陶与江苏宜兴紫砂陶、云南建水陶、四川荣昌陶名列中国四大名陶，饮誉中外。坭兴陶是将钦州地区特有的东泥和西泥为原料，经过风化、球磨、压滤、真空练泥、陈腐后制成坯料，然后经成型、干燥、烧制等工艺制成。坭兴陶成型工艺主要采用手工拉坯，进入半机械化生产后引进了新的成型方法，即拉坯成型法、注浆成型法、印模成型法、滚压成型法，其中注浆成型和滚压成型法使用石膏模具，印模成型法使用硫磺作模具，而滚压成型法和印模成型法使用可塑法成型坯料，注浆成型使用注浆成型法坯料。上述成型方法均存在工艺周期长、坯体干燥能耗高的缺陷。随着坭兴陶产业化的发展，对短周期生产工艺的探索也显得越发重要。干压成型是一种简单，直观的成型方法，将陶瓷粉料倒入一定形状的钢模中，借助模塞，通过外加压力、便可将粉料压制成坯体。干压成型法的设备、模具和工艺简单，成本低，操作和维修方便，在陶瓷制品生产中得到了广泛应用。如公开号为CN102229184A的发明专利公开了一种坭兴陶干法成型工艺，将东泥和西泥粉碎至80～120目，按5～6：4～5的重量比混匀，得到陶土粉末；再根据产品形状选择合适的铝合金模具，将铝合金模具安装固定在液压机上，然后将陶土粉末填入铝合金模具下模的型腔中，在正面压力为80～400吨的压力条件下压制成型。由于该工艺中陶土粉末的粒度为80～120目，即为74～198μm，远远大于常规坭兴陶坯料粒度(4μm)，粒子间斥力较大，需要较大的压力(80～400吨)才能将粉末压成致密的坯体；而且坯料粒度较大还会坯料流动性较差，压制的坯体均匀性差，在后续烧制过程中烧结温度也会随之提高，导致坯体十分容易开裂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种坭兴陶的压制成型工艺，该工艺压制成型的坯体均匀性好，致密度高，在后续烧结过程中不容易开裂。
本发明提供的技术方案是坭兴陶的压制成型工艺，包括以下步骤：
1)取东泥、西泥混合粉碎至1～30μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至1～30μm，将其与陶土粉末按1：10～15的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在5～15KPa下压制10～30s，得到成型坯体。
步骤1)中，东泥和西泥的重量比为4～6：4～6。作为优选，东泥和西泥的重量比为6：4。
步骤1)中，东泥、西泥混合粉碎至1～30μm，属于超细粉体的范围，可以大大降低陶土粉末之间的静电斥力，使得陶土粉末混合更均匀，粉末之间的流动性大大提高，还有效降低了压制成型的压力。优选地，东泥、西泥混合粉碎至1～10μm，此时坯料的粒度与常规方法得到的坭兴陶土坯料较相似，烧制时不容易开裂。进一步优选地，粒度小于5μm时，微粒之间的团聚会进一步加大，因此以东泥、西泥混合粉碎至5～10μm为最佳。
步骤2)中，In2O3是具有体心立方铁锰矿结构的结晶，每个惯用原胞的32个氧原子完全按尖晶石结构排列成立方密堆积，组成氧离子的面心立方格子。在氧离子的面心立方子格子中，有氧四面体间隙位置和八面体间隙位置。平均64/3个铟离子无规则地分布在四面体间隙位置和八面体间隙位置，每个惯用原胞平均有8/3个阳离子空位。氧离子对氧离子的立方密堆积配位数12，铟离子对为铟离子的立方四面体间隙位置配位数为4，而八面体间隙位置配位数为8。其禁带宽度接近4eV，可产生附加能级上的电子和空穴激发，坭兴陶土中含有大量的SiO2,In3+是三价的，Si4+是四价的，四价的Si4+取代In3+就形成了一个替位离子，即产生一个正电中心，释放的电子就是游离电子，游离电子会将坯料微粒包裹，使得微粒表面带负电荷，负电荷之间产生的静电斥力以及空间位阻斥力会将微粒间的范德华力屏蔽，使得坯料微粒不再团聚，流动性好，压制成的坯体均匀性好，致密度高，在烧结过程中坯体受热均匀，不易开裂。
In2O3粉碎至1～30μm，也属于超细粉体的范围，将其与同样粒度的陶土粉末混合，可以大大降低In2O3粉末之间以及In2O3粉末与陶土粉末之间的静电斥力，使得In2O3粉末与陶土粉末组成的坯料混合均匀，坯料之间的流动性大大提高，有效降低了压制成型的压力。优选地，In2O3粉碎至1～10μm。进一步优选地，In2O3粉碎至5～10μm。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)本发明将东泥和西泥粉碎成超细粉体，可有效减少颗粒之间的静电斥力，提高颗粒之间的流动性，压制的坯体均匀性好，致密度高，在烧结过程中不易开裂。
2)本发明在坭兴陶土中加入In2O3可产生大量的游离电子，游离电子将坯料微粒包裹，使得微粒表面带负电荷，负电荷产生的静电斥力以及空间位阻斥力会将微粒间的范德华力屏蔽，使得坯料微粒不再团聚，流动性好，压制成的坯体均匀性好，致密度高，在烧结过程中坯体受热均匀，不易开裂。
3)In2O3与陶土粉末同属超细粉体，同样可以减少颗粒之间的的静电斥力，提高颗粒之间的流动性，压制的坯体均匀性好，致密度高，在烧结过程中不易开裂。
4)陶土粉末与In2O3的粒度属于超细粉体范围，可以大大降低压制成型时的压力。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至30μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至30μm，将其与陶土粉末按1：10的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制30s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例1
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至30μm，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制30s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例1’
1)取东泥、西泥按6：4混合粉碎至80目，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在30MPa下压制30s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例1“
1)取东泥、西泥按6：4混合粉碎至80目，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制30s，坯体无法成型(直径为15cm，高度为30cm)。
实施例2
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至10μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至10μm，将其与陶土粉末按1：12的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在10KPa下压制20s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例2
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至10μm，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在10KPa下压制20s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
实施例3
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至5μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至5μm，将其与陶土粉末按1：15的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制10s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例3
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至5μm，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制10s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
实施例4
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至1μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至1μm，将其与陶土粉末按1：15的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在5KPa下压制10s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
对照例4
1)取东泥、西泥按6：4混合，粉碎至1μm，得到坯料；
2)将坯料充入金属模腔，在5KPa下压制10s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
实施例5
)取东泥、西泥按4：6混合，粉碎至30μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至1μm，将其与陶土粉末按1：15的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在15KPa下压制10s，得到成型坯体(直径为15cm，高度为30cm)。
实验例
分别将实施例1～5和对照例1～4制得的成型坯体各100个，实施例的坯体置于1120℃下烧制，分别统计烧成率，具体结果见下表：

Claims (7)

1.坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)取东泥、西泥混合粉碎至1～30μm，得到陶土粉末；
2)将In2O3粉碎至1～30μm，将其与陶土粉末按1：10～15的重量比混匀，得到坯料；
3)将坯料充入金属模腔，在5～15KPa下压制10～30s，得到成型坯体。
2.根据权利要求1所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：步骤1)中，东泥和西泥的重量比为4～6：4～6。
3.根据权利要求1所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：步骤1)中，东泥、西泥混合粉碎至1～10μm。
4.根据权利要求3所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：东泥、西泥混合粉碎至5～10μm。
5.根据权利要求1所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：步骤2)中，In2O3粉碎至1～10μm。
6.根据权利要求5所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：In2O3粉碎至5～10μm。
7.根据权利要求1所述的坭兴陶的压制成型工艺，其特征在于：步骤1)中，东泥和西泥的重量比为6：4。
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