CN202735200U

CN202735200U - 一种测定陶瓷浆料稳定性的装置

Info

Publication number: CN202735200U
Application number: CN 201220429858
Authority: CN
Inventors: 吴建青; 宁磊; 梁家瑜; 彭诚; 吕明
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-08-28

Abstract

本实用新型公开了一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，该装置包括浆料容器、砝码、传感器、放大器、采集卡和带有数据处理软件的计算机；测定浆料稳定性时，砝码和浆料置于浆料容器内，砝码与置于浆料容器上方的传感器连接，传感器再依次与放大器、采集卡、带有数据处理软件的计算机连接。相比于现有技术，本实用新型的装置具有精度高、操作简便快速、性能稳定、可重复性好、设备简单、可对大量浆料进行测定等优点。

Description

一种测定陶瓷浆料稳定性的装置

技术领域

本实用新型属于陶瓷工业领域，具体涉及一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，特别涉及一种利用浆料颗粒沉降引起的密度变化表征陶瓷浆料稳定性的装置。

背景技术

在陶瓷生产领域，制备浆料（泥浆）通常是制备粉料和可塑成形泥料所必须经过的阶段。浆料经过压榨后，排出部分水分而成为泥料。浆料通过喷雾干燥则成为压制成形用的粉料。此外，浆料还可直接用于注浆成形复杂形状产品，具有其它成形方法不可比拟的优势。但要注出生坯密度高、显微结构均匀的坯体并不容易，配制稳定性好的高浓度浆料是其关键之一，这已成为研究普通陶瓷和高技术陶瓷的一项重要课题。

浆料中固体颗粒在液体分散体系中的稳定性判定标准是：颗粒在液相中的沉降速度慢，则可以认为颗粒在液相中的悬浮时间长，分散体系的稳定性好。颗粒在液体中分散的悬浮体系（浆料），按其悬浮液的浓度高低，可分为高浓度悬浮液和低浓度悬浮液。通常情况下，对较低浓度的悬浮液来说，体系的分散稳定性的表征方法有沉降法、浊度法、显微镜法、粒度分布测量法和Zeta电位法等；对高浓度的悬浮液而言，常用的表征方法是粘度测量法或流变法。上述几种方法所用的设备，包括分光光度计、流变仪、Zeta电位仪、显微镜等，设备较复杂，价格较高，测定时仅可对少量样品测定。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，该装置包括浆料容器、砝码、传感器、放大器、采集卡和带有数据处理软件的计算机；该装置是根据颗粒沉降引起浆料局部密度变化来表征浆料稳定性，将砝码在浆料中某一深度所受浮力的持续变化经传感器、放大器、采集卡和计算机处理，以测定和表征浆料的稳定性，该装置相比现有装置具有精度高、简便快速、性能稳定、操作简单、可重复性好等优点。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，包括浆料容器、砝码、传感器、放大器、采集卡和带有数据处理软件的计算机；测定浆料稳定性时，砝码和浆料置于浆料容器内，砝码与置于浆料容器上方的传感器连接，传感器再依次与放大器、采集卡、带有数据处理软件的计算机连接。

所述的砝码为锥型或弧面球形，砝码表面做抛光或镀膜处理，以使砝码表面张力小，且光滑，不易沾浆料，砝码的密度要大于待测浆料密度。

所述传感器的精度要达到0.001N或0.1g。

所述采集卡的作用是采集经过放大后的电信号并转换成数字信号，传至计算机处理。

上述装置的使用方法是：在恒温恒湿环境中，将砝码固定于浆料中的某一深度，静置1min-30d（至浆料颗粒全部沉积或屏幕显示数值不再随时间发生变化为止），在这过程中砝码所受浮力传到传感器中，产生电信号，随着浆料颗粒不断沉降，砝码处悬浮液密度持续变化，使浮力发生持续变化，传感器产生的电信号随砝码所受浮力的变化而变化；电信号经放大器放大后由采集卡收集，并转换成数字信号后传至计算机；计算机中的软件根据传感器参数对接收到的数据进行换算后得到密度值，记录每一时刻测定得到的密度值并绘制曲线，得到浆料的稳定性曲线；

所述的静置时间优选10-15h。

本实用新型的原理是：

在静置过程中，陶瓷浆料中的悬浮颗粒会由于地球引力和聚集作用而发生沉降，随着时间延长，浆料在垂直于地球表面（或者地心）的方向上由于颗粒密集度不同而导致密度变化，不同深度的浆料密度出现差异，同一深度的密度则会随着时间变化而变化。当在陶瓷浆料中的某位置悬挂安放一物体后，物体受到的浮力会随着该位置浆料密度的变化而变化。因此，通过对浆料中物体所受的浮力进行测定，可以持续测得某一位置浆料密度的变化，建立该位置浆料密度ρ和测试时间的关系，从而利用密度变化的速度来表征浆料的稳定性。密度变化快，表明浆料中的颗粒沉降快，浆料不稳定；反之则说明浆料稳定。

陶瓷浆料的固含量一般在50-70wt%，属于高浓度的悬浮液，本发明以浆料在某位置密度的连续变化来表征浆料的稳定性，不仅明显不同于其它表征方法，而且科学理论基础明确，可以更加准确和便捷地对浆料的稳定性进行表征。本发明也适合于低浓度的悬浮液稳定性的测定。

本实用新型装置的计算机带有数据处理软件，该软件的工作原理如下：

对于不沉降的均匀浆料来说，完全浸于浆料内的砝码所受浮力是恒定不变的。当浆料内分散的颗粒由于各种原因不能维持悬浮状态往下沉降，浆料的均匀性就遭到破坏，沉降层以上的液体密度变小。根据公式F=ρgV，密度ρ变小，处于特定深度上的体积为V的砝码所受的浮力也必然变小。这种浮力变化将会被高分辨率压力传感器捕捉到并产生电信号，采集卡将这些电信号转换成数字信号实时输送给电脑软件端，软件将浮力变化换成密度变化△ρ，将△ρ对时间t做图即可得沉降曲线。这样就可根据特定深度上料浆密度随时间的变化情况以及调整砝码浸入深度来测量不同深度上料浆密度变化的分布情况来分析料浆的稳定性。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本实用新型的装置具有精度高（这是由传感器的精度所决定的）、操作简便快速、性能稳定、可重复性好（性能稳定及可重复性好，都是由测定原理决定的。测定所示数据仅由测试发码在浆料中所受浮力大小变化得出，不易受其他因素影响）、设备简单等优点。

2、本实用新型装置的原理简单，装置结构简易，成本低，由于砝码仅对原料密度变化敏感，受力大小基本由自身砝码决定，因此可在生产中直接对大量浆料进行测定。

附图说明

图1是本实用新型的测定陶瓷浆料稳定性的装置的组成示意图。

图2是实施例1的浆料的稳定性曲线。

图3是实施例2的釉浆的稳定性曲线。

图4是实施例3的色料悬浮液的稳定性曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，其组成和连接关系如图1所示，包括浆料容器、砝码、传感器、放大器、采集卡和带有数据处理软件的计算机；测定浆料稳定性时要在恒温恒湿环境下进行，砝码和浆料置于浆料容器内，砝码与置于浆料容器上方的传感器连接，传感器再依次与放大器、采集卡、带有数据处理软件的计算机连接。

所用的砝码由不锈钢制成，形状为锥形，底角为60°，表面镀有聚四氟乙烯。体积14.5cm³，重115g，密度为7.93g/cm³。

传感器与放大器、采集卡集成固定于小盒中，再连接至计算机。

陶瓷浆料的组成是：将2kg高铝矾土、1.6kg粘土与1kg纯氧化铝粉混合，加3kg水经高铝球球磨机（行星式球磨机QM-3SP2，转速473rpm，料球比为1:2；下同），球磨6小时后，得到固含量为60%的浆料，高铝矾土的主要成分如表1所示，粘土的主要成分如表2所示。

表1高铝矾土的主要成分

表2粘土的主要成分

主要成分	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O
								含量/%	56.837	31.932	1.577	0.244	0.160	0.153	1.400

测定浆料稳定性的方法如下：

将砝码置于盛有浆料的容器中，固定于浆料中的某一深度，静置804分钟；经计算机的数据处理软件处理后得到浆料的稳定性曲线，如图2所示。图中，密度低于1.0g/cm³是由颗粒沉降以及浆料的触变性对法码所受浮力影响的缘故。图2中的稳定性曲线表明浆料的密度变化大，稳定性不好。

实施例2

一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，其组成、连接关系和测试方法均同实施例1。

浆料组成：取钾长石釉（组成如表3所示），加水及外加剂（加多聚磷酸钠至其质量体积浓度为0.14%，加羧甲基纤维素钠至其质量体积浓度为0.2%），经高铝球球磨机球磨3小时，形成固含量为63%的釉浆。

上述釉浆的稳定性曲线如图3所示，该曲线表明釉浆的密度变化较小，稳定性较好。

表3钾长石釉的配方

主要矿物	钾长石	石英粉	高岭土	熔块	氧化锌	滑石	硅酸锆	硅灰石
									含量/kg	4	1.5	0.7	0.3	0.2	0.3	0.8	2.2

实施例3

浆料组成：将硫酸钴和硫酸铝按摩尔比为1:1配制成金属离子浓度为0.3mol/L的混合溶液，然后加入过量尿素为沉淀剂和5%的磷酸三钠为分散剂，在磁力搅拌和95℃条件下恒温水浴回流24小时，获得粉色前驱体沉淀物；将前驱体沉淀物在1000℃下煅烧2小时，得到粒度均匀、分散性较好的钴蓝纳米粉体，将此粉体采用超声波分散在水介质里得到浓度约3%的色料悬浮液。

上述色料悬浮液的稳定性曲线如图4所示。该曲线表明色料悬浮液的密度变化很小，稳定性好。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种测定陶瓷浆料稳定性的装置，其特征在于包括浆料容器、砝码、传感器、放大器、采集卡和带有数据处理软件的计算机；测定浆料稳定性时，砝码和浆料置于浆料容器内，砝码与置于浆料容器上方的传感器连接，传感器再依次与放大器、采集卡、带有数据处理软件的计算机连接。

2.根据权利要求1所述的测定陶瓷浆料稳定性的装置，其特征在于：所述的砝码为锥型或弧面球形，砝码表面做抛光或镀膜处理，砝码的密度要大于待测浆料密度。

3.根据权利要求1所述的测定陶瓷浆料稳定性的装置，其特征在于：所述传感器的精度要达到0.001N或0.1g。