第五章_陶瓷的加工及改性概述.ppt

河南省精品课程——陶瓷工艺原理 河南省精品课程——陶瓷工艺原理 第五章 陶瓷的加工及改性 本章要求和作业 2、等离子体喷涂（plasma spraying） （1）等离子体与表面的相互作用 低温等离子体中存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，通过它们与材料表面的撞击，会将自己的能量传递给材料表面的原子或分子，产生解析、溅射、刻蚀、蒸发等各种物理、化学过程。一些粒子还会注入到材料表面引起级联碰撞、散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化或非晶化，从而改变材料表面的组织和性能。 （2）脉冲等离子沉积（pulse plasma deposition） 用于薄膜合成、表面改性技术中的脉冲能量束一般为脉冲激光束、脉冲电子束、脉冲等离子束。与脉冲电子束、脉冲激光束相比，脉冲等离子体具有电子温度高、等离子体密度高、定向速度高、功率大等特点。脉冲等离子体应用于材料表面改性具有设备简单、处理温度可以在室温进行、沉积速率高、薄膜与基底粘结力强等优点，并兼有激光表面处理、电子束处理、冲击波轰击、离子注入、溅射、化学气相沉积等综合性特点。在制备薄膜时可在室温下合成亚稳态相和其他化合物材料。 （3）脉冲高能量密度等离子体 ①脉冲高能量密度等离子体的基本构思：将高能量密度等离子体，瞬间地作用在材料表面，可以导致材料表面出现局部急剧熔化，紧接着急剧冷却凝固，加热或冷却速率可达108 ~1010 K/s。因此可以在基材表面形成一层微晶或非晶薄膜，从而达到改善材料表面性能的目的。通过改变同轴枪内、外电极材料，工作气体种类及工艺参数，可以获得不同种类和比例的等离子体束，从而可以在室温下制备各种稳态和亚稳态相的薄膜 。 （3）脉冲高能量密度等离子体 ②脉冲高能量密度等离子体的产生装置是根据同轴等离子体加速器的概念设计的，装置如右图所示： 脉冲高能量密度等离子体同轴枪原理图 （4）脉冲高能量密度等离子体表面改性 脉冲高能量密度等离子体技术用于陶瓷表面金属化的原因： （a）通常用铜代替铝作为集成电路的金属材料，目前方法沉积得到的铜膜由于与氧化铝基底的润湿性很差，造成金属膜与基底结合不牢。 （b）脉冲高能量密度等离子体在处理材料时，等离子体能够与基底材料直接发生反应，这样，制备薄膜及膜/基混合可同步实现，能够有效提高膜/基结合力。 脉冲高能量密度等离子体技术用于刀具表面改性方面: 利用脉冲高能量密度等离子体技术在Si3N4陶瓷刀具和硬质合金刀具表面沉积Ti(C,N)涂层后，具有很好的硬度效果。 3、激光技术（laser spraying） 激光表面处理采用大功率密度的激光束、以非接触性的方式加热材料表面，借助于材料表面本身传导冷却，来实现其表面改性的工艺方法。 优点： ①能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择地局部强化； ②能量作用集中，加工时间短，热影响区小，激光处理后，工件变形小； （1）激光表面处理技术的原理及特点 五、釉面光泽度 ①定义：光泽度是表示釉面对入射光作镜面反射的能力。 ②影响因素： 釉面光泽度与釉面的折射率、烧成制度有关。反射率R提高，则光泽度越大； 在釉中增加高折射率的金属氧化物，如PbO、ZnO有利于使折射率增大，同时可以提高釉面的密度，从另一方面来提高釉面的光泽度。 5.3.3 施釉工艺 一、基本施釉方法 （1）浸釉法：即将产品用手工全部浸入釉料中，使之附着一层釉浆。 （2）喷釉法：喷釉法是利用压缩空气将釉浆喷成雾状，使粘附于坯体上 。 （3）浇釉法：将釉浆浇到坯体上以形成釉层 。 （4）刷釉法：用于在同一坯体上施几种不同釉料 。 5.3.3 施釉工艺 二、新型施釉方法 （1）流化床法 ：利用压缩空气设法使加有少量有机树脂的干釉粉在流化床内悬浮而呈现流化状态，然后将预热到100~200 ℃坯体浸入到流化床中，与釉粉保持一段时间的接触 。 （2）热喷施釉法 ：先进行坯料的素烧，后在炽热状态的素烧坯体上进行喷釉 。 （3）干压施釉法 ：压施釉法是将成型、上釉一次完成的一种方法。釉料和坯体均通过喷雾干燥来制备。成型时，先将坯料装入模具加压一次，然后撒上少许有机结合剂，再撒上釉粉，然后加压。 （4）机器人施釉。 5.3.4 烧釉 （1）制定烧成制度的依据： ①以坯釉的化学组成及其在烧成过程中的物理化学变化为依据。 ②以坯件的种类、大小、形状和薄厚为依据。 ③以窑炉的结构、种类、燃料种类以及装窑疏密等为依据。 ④以相似产品的成功烧成经验为依据。 5.3.4 烧釉 （2）温度