氧化铝陶瓷

陶瓷干压工艺中胚体开裂与粉料粘模的原因分析
  
目前特种陶瓷干压工艺发展很快，在生产实践中，特别是刚开始干压工艺生
产的企业，往往遇到不少问题，使干压工艺生产不能顺利进行。其中两个最
突出的问题是压制过程中坯体开裂与粉料粘模。模具设计制作的不合理是一
个重要原因。本篇假设模具设计制作合理，然后从陶瓷造粒粉的压制性能和
压制工艺方面进行探讨分析。
坯体开裂的原因，我认为主要有两个：一是坯体内封闭着一定高气压的气体
；二是坯体密度不一致。
坯体内封闭的气压是如何形成的？举个简单的例子，用单面压机压一个圆柱
体坯体，从坯体柱面挤出的有机物量可以看出，坯体被压制的一端密度高，
而另一端则密度低。说明压制过程中坯体在模腔中从被施压处向坯体内部存
在着一定的压力梯度，以至于形成了坯体的密度梯度。如果造粒粉受压后，
不能很好地传递压力和流动，而是在受压表面处很快被压缩致密，则其封闭
了坯体内部的排气通道，使内部气体很难排出。并且随着施压力的升高，内
部气压也随之升高。在坯体被推出模腔后，因失去了外压力，内部高气压就
释放，在坯体颗粒间的结合力不足以抵抗气体的压力时，即造成了坯体的开
裂。开裂现象严重的坯体刚出模腔就开裂；稍轻的，轻轻一碰就开裂；轻的
，肉眼看不到裂纹，拿来拿去也不开裂，但进窑一烧就开裂。
这就要求造粒粉颗粒在模腔中初受压的某个时间段，不应很快破碎，它应保
持一定的强度，能够在压力的驱动下，由密度高的地方向密度低的地方流动
，使颗粒间保持一定的排气间隙。等空气排出到一定程度，它才能破碎。到
压制终了时，颗粒应该紧密结合在一起，具有较高的密度，使坯体具有一定
的强度。
一些坯体形状较为复杂，不是单纯的平面结构，而是存在着不同层面的槽、
孔、台阶等。如果坯体不同部位的密度相差很大，则在坯体入炉后，由于受
热时膨胀系数不同，则在密度差异较大的交界处会发生开裂。
一些较大的台阶、槽、孔等复杂结构坯体密度均匀性的解决主要得依靠复杂
的压机和一些压制程序的设置来解决。但造粒粉在压制过程中的流动性也很
关键。造粒粉在压制过程中的流动性是一种自我调适能力，它不仅可以在一
定时间内保留排气通道，减少坯体中空气含量，而且其由密度高的地方向密
度低的地方的流动还可以使坯体减少密度的不均匀。
采用双面压机、采用多步压制程序、模具设计中加进调整局部料量的考虑、
放慢压制速度等都会减少坯体中的空气含量和减少坯体密度的不均匀；但也
必须有流动性好的造粒粉的配合。实践证明，只有好的压机，没有好的造粒
粉仍然压不出好坯来。
造粒粉良好的流动性取决于：一、颗粒是圆球状；二、颗粒有一定的强度。
再谈粉料粘模问题。
粘模与压机的速度有关。有这样的现象，同样一批造粒粉，在速度低的压机
上不粘模，而在速度高的压机上粘模。
粘模与压力有关。也有这样的现象，同样一批造粒粉，坯体承受的压力低时
不粘模，坯体承受的压力高时粘模。典型的是同一个坯体，受力大密度高的
地方粘模，受力小密度低的地方不粘模。
粘模与粉料中粘合剂和脱模剂等附加料的品种和配比有关。同样一台压机，
一样的压制制度，同样的坯体形状，不同附加料的品种和配比的造粒粉，有
的粘模，有的不粘模。
所以，生产陶瓷造粒粉的厂家在考虑造粒粉的附料添加时，要针对不同的用
户的不同的压机、压力、速度、坯体形状等进行不同的配方设计。不能想用
一种配方来适应所有不同的用户要求。比方说在高速干压机使用良好的造粒
粉用到速度低的液压机上，而且坯体形状差异较大时，很可能坯体强度很差
。而用在速度低的压机上很好的造粒粉在高速压机上使用可能会粘模。因此
要有多个品种以适应不同的用户和压机。
对于用干压工艺生产的企业则要根据自己的压机性能、坯体形状等来选择合
适的造粒粉产品，并要合理地设计压制程序，调整压机压力和速度，以达到
最佳的压制效果。