1、陶瓷工藝河北科技師范學院化工學院化學工程與工藝前言材料是人類生存和發展的物質基礎，也是一切工程技術的基礎。現代科學技 術的發展對材料的性能的不斷提高提出新的更高的要求。材料化學是當前科學研 究的前沿領域之一。以材料科學中的化學問題為探究對象的材料化學， 是化學領 域的重要學科之一。材料主要包括金屬材料，無機非金屬材料，復合材料和高分子材料等各類化 學物質。其中無機非金屬材料中，陶瓷材料是一種新型的材料。早在遠古時代，人類祖先就懂得利用石器作為工具，這是陶瓷制品的最 初級產品。中古偶的陶瓷制品及其制造技術的出現可以追溯到大約一萬年 前，公元前3000年左右的商朝，就有了原始陶瓷的出現。到了漢代，

2、開辟 了陶瓷的時代，進過唐宋元明的不斷發展，到了清代，陶瓷制造技術達到 了極高的水平。陶瓷制品精美華貴，不僅是實用的器皿，也是高超的藝術 品。近幾年來，隨著陶瓷技術的發展，陶瓷制品的應用領域也廣泛拓展， 逐漸由傳統的陶瓷形成了日用陶瓷，藝術陶瓷，建筑陶瓷和特種陶瓷等系 列。奇妙的纖維結構和功能特性使其在高技術領域得到了廣泛的應用。陶 瓷材料也從傳統的氧化物系列發展為氮化物，碳化物，硼化物及各類復合 材料。廣泛的應用于信息，能源，環境等新型領域。陶瓷材料的各種特性， 陶瓷材料將成為名副其實的耐高溫和高強度材料，從而可用作包括飛機發動機在內的各種熱機材料、燃料電池發電部件材料、核聚變反應堆護壁材料

3、、 無公害的外燃式發動機材料等。有些科學家預言.由于陶瓷材料的出現， 人類將從鋼鐵時代重新進入陶瓷時代。本文著重介紹陶瓷材料的制造工藝中的制備，加工和改性工藝，包括基 本知識。一陶瓷材料的原料原料是生產陶瓷的基礎，從陶瓷工業的發展歷史看，人類最初使用的主 要是天然的礦物原料或者巖石原料。這些天然原料主要是硅酸鹽礦物，種 類繁多，分布廣泛，資源豐富，但是由于地址或者成礦條件復雜多變，天 然原料很少以單一的純凈的礦物出現，使得天然原料的化學組成，工藝性 能產生波動，因此天然原料已經不能滿足陶瓷工業的要求。陶瓷工業中， 隨著對陶瓷材料的要求日益提高，一般需要采用均以又高純的人工合成原 料。黏土類原料

4、粘土是一種顏色多樣，細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，其礦 粒徑一般小于2仙m,其晶體結構式由硅氧四面體 SiO 4組成(Si 2Q)n層和鋁 氧八面體組成的 AlO(OH)2層相互連接起來的層狀結構，這種結構決定了粘 土的性質。除了可塑性外，這種粘土還具有較高的耐火度，良好的吸水性， 膨脹度和吸附性。它包括高嶺土、瓷石、敘永土、膨潤土、葉蠟石以及一些含 雜質較多的粘土頁巖、沉積粘土等。高嶺土等前 5種粘土質原料質地較純，其中 純度較高的灼燒后呈白色，是瓷器和精陶器生產中廣泛使用的原料。后兩種粘土 從新石器時代開始一直用于制造缸、盆等粗陶器。較純的粘土原料中，各含有一 種主要的、具有一定化

5、學組成和結晶結構的礦物，稱之為粘土礦物。例如高嶺土 以高嶺石為主要粘土礦物，瓷石、敘永土、膨潤土、葉蠟石分別以伊利石、多水 高嶺石、微晶高嶺石、葉蠟石為主要粘土礦物。盡管這些粘土各有不同的化學組 成和各自的礦物類型，但它們有一些共同的特性，如粉碎后與水摻和能產生可塑 性，成型的生坯在干燥后有足夠的強度即結合性， 燒成后能轉變成堅實的巖石股 物質。這些重要性質成為陶瓷器成型和燒成的工藝基礎， 也是遠古時代發明陶器 和現代陶瓷器制造所依賴的基本特性。石英質原料主要是由二氧化硅組成的礦物 ，半透明或不透明的晶體，一般乳白色，質 地堅硬。天然英石的主要成份為石英，常含有少量雜質成分如 AI2Q、IMO

6、,、CaO MgOl軋它有多種類型。一般質地較純。石英存在的形式很多，陶瓷生 產中使用的一般為脈石英或石英巖，其 SiO2的含量都在97%以上。石英巖粉碎 后與水摻和時不具有可塑性，因此利用它作為常溫下坯料可塑性的調整劑。石英在高溫中有適當的膨脹性，可以補償坯體的收縮，減少變形，提高坯體的機械強 度。長石類原料長石是長石族巖石引的總稱，它是一類含鈣、鈉和鉀的鋁硅酸鹽類礦物。為 地殼中最常見的礦物，比例達到 60%在火成巖、變質巖、沉積巖中都可出現。 長石是幾乎所有火成巖的主要礦物成分。長石在1160c高溫條件下分解熔融成粘稠的液態物質，可填充在坯體的空隙中以增進坯體的致密度，提高透光度。這種作

7、用稱為熔劑作用。長石的熔融物還能溶解石英及粘土類原料，促進莫來石的 形成，使產品獲得較高的機械強度。瓷器生產中常用的長石為鉀長石。 這種長石 呈粉紅色或灰白色，結晶明晰，易于訴裂。中國遼寧海城、湖南平江、山西聞喜均 有優質長石資源。挪威長石也很有名。偉晶花崗巖和霞石正長巖都是含長石的礦 物。偉晶花崗巖中長石含量為6070%,石英含量為2530%;霞石正長巖中主 要含長石，還含絹云母、高嶺石和石英等。這兩種巖石均可代替長石作熔劑原料。新型陶瓷原料主要分為兩類：一類是純氧化物陶瓷，如Al 203、ZnQ、MgO CaO BeOThQ等；另一類是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。

8、新型陶瓷則采用人工合成的高純度無機化合物為原料，在嚴格控制的條件 下經成型、燒結和其他處理而制成具有微細結晶組織的無機材料。它具有 一系列優越的物理、化學和生物性能，其應用范圍是傳統陶瓷遠遠不能相 比的，這類陶瓷又稱為特種陶瓷或精細陶瓷。二粉體制備與合成高純、精細陶瓷粉體材料的制備，是高科技產品質量的根本保證。世界許多 國家投入了大量人力物力，為發展應用高性能陶瓷材料進行了深入研究， 取得了 許多突破性進展。如在高純、超細陶瓷粉體的合成技術、粉體的特性、粉體的處 理與形狀的形成、粉體燒結行為及粉體一微觀結構一性能問題的關系等研究方面 均取得了許多新成果。溶膠一凝膠技術近年來，該技術得到廣泛應用

9、，特別是在工業化生產方面取得了明顯進展。如：日本利用該方法制備的氧化鋁陶瓷薄膜的厚度達到了100NIB,多層條件下的抗壓強度高達530Mpa燒后的陶瓷薄片幾乎完全致密、無氣孔。該技術還被 用來制造多層陶瓷電容器。日本研究者還用該技術將氧化培均勻地分散于莫來石中以提高其斷裂韌性， 氧化培的加入量限制在以下，經1600c燒成后，成為充分致密的材料，室溫下抗彎強度和斷裂韌性分別達 500Mpa和4.3Mpa。另外，日本某大學用表面改性技術來制備氧化培/氧化物復合陶瓷材料，分散的氧化物顆粒用優先水解的烷氧基結涂復。這樣，在球形的硅膠顆粒上形成均 勻的氧化結深層，燒結以后形成致密均勻的顯微結構。以上介紹

10、的溶膠一凝膠技術主要應用于電子陶瓷粉體的制備， 也有成功地應 用于批量粉料的制備。如：澳大利亞已生產出每批100kg的粉料，粉體的比表面 積250300m/克，密度為2.913.45克/厘米非氧化物的氣相合成技術近年來，氣相合成技術有了很大發展，該技術多為連續進行，對反應產物進 行簡單的純化及最大限度的混合。但是，高溫反應易造成容器材料的腐蝕。另外， 制得的粉末晶體的結晶度不好，難以壓實。科研人員在不斷對該技術進行改進。 實踐證明，氣相合成有很高的回收率.現已有多種碳還原及等離子體方法制備碳 化物和氫化物粉體。如：日本研究人員用鈦和石墨為起始物， 采用電弧反射加熱 的碳熱還原法制備出微米尺寸的

11、氮化鈦和碳化鈦，由于使用電孤反射爐，反應的加熱時間大大縮短，溫度明顯降低。聚合物的熱分解是制備碳化物和氮化物的另一種技術。日本正在研究用聚硅烷作為制備氮化硅的前驅體，因為用它可獲得高產率的陶瓷粉體，高含量的聚硅 烷可使生坯密度高達理論密度的 62%。該密度在聚硅烷熱解后不變化，收縮率 小，機械強度與普通方法制備的氮化硅陶瓷相同。 研究發現，該性能取決于氮氣 氛條件下的加熱溫度。應用等離子體技術制備非氧化物粉體的優點是： 可以低溫 燒結，而且能制備出高質量粉體。日本采用高頻感應產生的離子體直接將金屬氮 化來制備氮化鋁，這種等離子焰可產生很高溫度，由于不用電極，從而避免了產 出物的污染，制備出的2

12、090nm超細氮化鋁粉體中的金屬雜質小于 100Ppm 氧氣量小于2%。共沉淀法荷蘭的科研工作者采用沉淀法制備出鐵氧體粉料，他們先將鐵的氫氧化物與 基液均勻混合，然后在氧/氮或硝酸鹽中氧化獲得顆粒尺寸0.030.33的粉體，具有20%的分散率。選用適當的氫氧化物可獲得 60%理論密度的生坯。 用四丁基氨的氫氧化物可獲得最致密的坯體。 該國科學家還利用另一種沉淀技術 制備出高比表面積的活性氧化億，借助億離子對溶液中聚合物鰲合劑的鰲合作用 形成凝膠狀的沉淀物。沉淀物的灰化溫度決定了氧化億離子比表面積的晶體尺 寸。德國的科學家也應用類似方法，從水一油乳化液中制備添加了氧化億的球形 氧化結，微球內的氫

13、氧化物沉淀用離子交換法制得。 水的共沸蒸儲形成球狀非晶 態顆粒，經過過濾、干燥和煨煉后可得到尺寸為 0.33.0 的穩定四方晶氧 化培粉體。該技術可用于制造 BaTiO3和超導氧化物粉體，它具有連續生產和經 濟的優點。共沉淀法還被成功地應用于制造半透明陶瓷。法國某公司用丁醇鋁及甲醇鹽、丁醇鹽之類硅醇鹽迅速水解的方法來合成微細的莫來石膠體粉料，膠體結構類似于尖晶石，其組成式可綜合為3AIzQxSi02 15H2。，壓制成半透明的生坯片， 密度為1.72.4克/cm5。西班牙科研人員制備出添加了氧化餌的四方晶氧化培 陶瓷粉體，采用凝膠沉淀與反聚凝相結合方法制備出的粉體顆粒，尺寸均勻，顆粒尺寸小于0

14、.3且無團聚現象。在沉淀過程中，須將PH值嚴格控制在9以下，以便形成均勻的凝膠沉淀，沉淀物的煨燒溫度應低于550C,以保持顆粒表面活性，提高粉體燒結性能。粉體的壓制體在1400c以下可燒結成99.8 %理論密度的材料，厚度大于1 mm勺薄片在波長為300800nm之間的光譜內有極好 的半透明性。噴霧熱分解法日本的科研人員開發了一種噴霧干燥/噴霧一熱分解技術來制備氧化物超導 粉體，用作霧化的溶液有硝酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽及含有草酸鹽沉淀物的泥漿， 制得的粉體顆粒尺寸0.11仙m,組份均勻，燒結體密度可達理論密度的 95 98%。法國研究人員利用超聲波霧化器在液態中將氯氧化培與銷酸億混合，經熱處理

15、后制備出氧化億穩定的氧化結粉體，粉體顆粒呈球形，稍帶微孔，尺寸為 0.21.8三坯料的制備成形我國流行的坯料制備方法是注漿成型法.注漿泥漿的制備(1)球磨制漿工藝 注漿料的制備在原料細碎以前的工序和可塑坯料的制 備大致相同。注漿料一般經球磨工序直接制備，是較為基本和簡單的制備工藝。 其過程如下： 經粗碎、中碎的硬質料和軟質料，配料，球磨(水，電解質)，攪 拌池，過篩除鐵,漿桶，注漿成型.(2)球磨、壓濾、泥段化漿工藝工藝流程：精選后的各種原料-球磨-振動過篩-漿池-除鐵 -過篩-除鐵-漿池-壓濾-粗練-陳腐-真空練泥-泥段入 攪拌池化漿 -過篩-除鐵-泥漿池-備用泥漿。注漿泥漿的工藝性能要求流

16、動性要好 即粘度小，在使用時能保證泥漿在管道中的流動，并容 易流到模型的各部位。良好的泥漿應該象乳酪一樣，流出時成一根連綿不斷的細 線。穩定性要好 泥漿中不會沉淀出任何組分(如石英、長石等)，泥漿各 部分能長期保持組成一致，使成型后坯體的各部分組成均勻。具有適當的觸變性 泥漿經過一定時間后的粘度變化不宜過大，這樣 泥漿就便于輸送和儲存，同時，又要求脫模后的坯體不致于受到輕微振動而軟塌。含水量要少 在保證流動性的條件下，盡可能地減少泥漿的含水量，這樣可減少成型時間，增加坯體強度，降低干燥收縮。過濾性要好即泥漿中水分能順利地通過附著在模型壁上的泥層而被 模型吸收。形成的坯體要有足夠的強度成型后的坯

17、體脫模容易不含氣泡四陶瓷材料的燒結燒結是將成型后的還體加熱到高溫（有時如加壓）并保持一定時間，通過團 相或部分液相擴散物質遷移，而消除孔隙。使其致富他，同時形成特定的顯微組 織結構的工藝過民偉結工藝與形成的顯微組織結構及其性能有著密切的關系。因此燒結是陶瓷材料制備工藝過程中的一個十分重要的最終環節。當然。近年來也開始對陶瓷材料進行像對金屬一樣的熱處理。以改善性能。常任燒結或稱無壓燒結常壓燒結就是在大氣中燒結。即不抽真空也不加任何保護氣氛在電阻爐中進 行燒紈這種方法適用于燒結氧化物陶瓷。 非氧化物陶瓷有時也通過埋粉面采用常 壓燒結。常區燒結用電阻爐的關鍵部件是發熱體元件。精密陶瓷燒結溫度比傳統

18、陶瓷民一般均在1300c以上、常壓燒結常用的加熱作為 MoS ZQ及LaCrQ。 等、使用爐溫為13001800C 0通常生產中應根據不同材料的燒結溫度。選擇不同加熱體的電阻爐。如果俗 要更高的溫度，則R有采用石墨加熱體，最高使用溫度可達 2 500C,但必須在 非氧化性氣氛或真空中使用。熱壓燒結（HP）熱壓燒結即是同時加溫加壓（機械壓力而不是氣壓）的燒結方法，加壓方式一 般都是單輪向加壓。熱壓時的壓力不能太高。如石墨模具的最大使用壓力為70MPa 一般熱壓時的最高額定區力為 50 MPa而冷壓成型的壓力可達 200 MPa 甚至更高。熱壓燒結的加熱方式仍為電附加熱， 加壓方式為液壓傳動加載。

19、熱壓 燒結使用的模具多為石墨模具。它制造簡單、成本低。但必須在非氧化性氣氛（真 空或保護氣氛）中使用。特殊情況下可使用陶瓷加 A12Q真具。其使用壓力可高達 20DMP適用于氧化性氣氛。但制作困難、成本高、壽命低。值得注意的是熱壓 模具和加熱體對氣氛的要求必須一致，而不能相互矛盾。因此。一般熱壓燒結時 大都用石墨加熱體和石墨模具，使用NZ氣保護。如在氧化性氣氛大氣）中熱壓 燒結。則應選從SJG Mdez或1。Cr加熱體，同時用AhOM Z等氧化物陶瓷模 具。當然前提是所壓的材料必須是氧化物或抗氧化性強的陶瓷材料。熱壓燒結的主要優點是加快致密化進程，減少氣孔軍，提高致密度。同時可 降低燒結溫度。

20、熱等靜壓（HIP）盡管熱壓燒結有許多優點。但由于是單軸向加壓。故只能制得形狀簡單如片 狀或環狀的樣品。另外，對非等軸品系的樣品 （如廣一周。O3等）熱壓后片狀或 住狀晶粒嚴重擇優取向而產生各向異性。 熱等贊底是綜合了冷等靜壓、熱壓燒結 和無壓燒結法三者優點的燒結方法。加壓方式與冷等薄壓相似。只是將其高醫容 器中的介質由液體技成氣體（Ar） o加熱方式為電阻加熱。樣品的表面應加一層耐 高溫密封不透氣的且在高壓下可壓縮變形的包套，相當于冷等靜壓的橡膠模具。 否則，高壓氣體將滲入作品內部而使樣品無法致密化。粉料可以不經冷成型直接裝人包套中。進行熱等落壓。也可經冷成型之后裝入包套，再進行熱等靜壓。經

21、無壓燒結或熱壓燒結的樣品也可以再進行熱多倍壓。以進一步提高樣品致密度和消除有害缺陷。這時可以不加包套。因氣孔率低巨開放氣孔很久封閉氣孔在熱等 靜任中全消除，但開放氣孔仍然保留。目前的HIP裝置壓力可達200 0 MPa（ 1000 atm）溫度可達2 000 c或更高。發熱體的選擇取決于燒結溫度和樣品的種類。熱等靜壓與熱壓和無底燒結一樣。已成功地用于多種結構陶瓷，如A12O。、Sj3N4、SrOZ等陶瓷的燒結或后處理。此外熱等靜伍還可以用于金屬鑄件、金屬 基復合材料、噴射沉積成型材料、機械合金化與粉末冶金材料和產品零部件的致 密化處見。五陶瓷的加工和改性陶瓷加工車間專門對陶瓷進行加工。陶瓷加工

22、需要有特殊的加工刀具和加工 工藝。對陶瓷材料的加工是機械加工的一個特例， 一般的機加工車間并不具備陶 瓷加工的能力。陶瓷加工是對陶瓷坯料進行加工，使其達到圖紙要求的活動。.陶瓷的機械加工陶瓷材料是由粉末成型后經高溫燒結而成， 由于燒結收縮率大，無法保證燒 結后瓷體尺寸的精確度。同時，傳統陶瓷以及作為工程部件的特種陶瓷都有尺寸 和表面精度要求，燒結后需要再加工，但由于包括工程陶瓷在內的所有陶瓷， 品 體結構幾乎都是離子鍵和共價鍵組成，這類材料具有高硬度、高強度、脆性大的 特性，屬于難加工材料。因此，對于陶瓷制品的加工已成為一個新興的工藝技術， 涉及許多相關的先進理論與方法。陶瓷的切削加工.陶瓷材

23、料的切削加工特點陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性，對于一般工程陶瓷的切削，只有超硬刀 具材料才能夠勝任；陶瓷材料是典型的硬脆材料，具切削去除機理是：刀具刃 口附近的被切削材料易產生脆性破壞，而不是像金屬材料那樣產生剪切滑移變 形，加工表面不會由于塑性變形而導致加工變質， 但切削產生的脆性裂紋會部分 殘留在工件表面，從而影響陶瓷零件的強度和工作可靠性；陶瓷材料的切削特 性由于材料種類、制備工藝不同而有很大差別，從機械加工的角度來看，斷裂韌 性較低的陶瓷材料容易切削加工。.陶瓷材料的切削加工由于工程陶瓷材料硬度高、脆性大，車削難以保證其精度要求，表面質量差， 同時加工效率低，加工成本高，所以車削加工

24、陶瓷零件應用不多。 陶瓷材料的切 削首先應選擇切削性能優良的新型切削刀具，如各種超硬高速鋼、硬質合金、涂層刀具、陶瓷、金剛石和立方氮化硼（CBN等。多晶金剛石刀具難以產生光滑 的切削刃，一般只用于粗加工。對陶瓷材料進行精車時，必須使用天然單晶金剛 石刀具，采用微切削方式；其次，還要考慮選擇合適的刀具幾何參數，如可適當 加大刀具圓弧半徑，以增加刀尖的強度和散熱效率。第三，切削用量的選擇，也 影響加工效率和刀具的耐用度，根據切削條件和加工要求，確定合理的切削速度、 切削深度和進給量。同時，陶瓷零件必須裝夾在特別設計的專用夾具上進行車削， 并且在零件的周圍墊橡膠塊以緩沖震動， 防止破裂。正確實施冷卻

25、潤滑，減少陶 瓷零件與刀具之間的摩擦和變形，對提高切削效率、降低切削力和切削溫度都是 有益的。1.2陶瓷的機械磨削加工.磨削加工機理所謂磨削加工，就是用高硬度的磨粒、磨具來去除工件上多余材料的方法。 在磨削過程中，大體可分為三個階段：彈性變形階段(磨粒開始與工件接觸)、 刻劃階段(磨粒逐漸地切入工件，在工件表面形成刻痕)、切削階段(法向切削 力增加到一定程度，切削物流出)。在磨削陶瓷和硬金屬等硬脆材料時，磨削過 程及結果與材料剝離機理緊密相關。材料去除剝離機理是由材料特性、磨料幾何 形狀、磨料切入運動以及作用在工件和磨粒上的機械及熱載荷等因素的交互作用 決定的。陶瓷屬于硬質材料，具磨削機理與金

26、屬材料的磨削機理有很大的差別。 通常情況下，陶瓷磨削過程中，材料脆性剝離是通過空隙和裂紋的形成或延展、 剝落及碎裂等方式來完成的，具體方式主要有以下幾種：晶粒去除、材料剝落、 脆性斷裂、晶界微破碎等。在晶粒去除過程中，材料是以整個晶粒從工件表面上 脫落的方式被去除的。金屬材料依靠磨粒切削刃引起的剪切作用產生帶狀或接近 帶狀的切屑，而磨削陶瓷時，在磨粒切削刃撞擊工件瞬間，材料內部就產生裂紋， 隨著應力的增加，間斷裂紋的逐漸增大，連接，從而形成局部剝落。因此，從微 觀結構設計的角度來看，可加工陶瓷材料的共同特點是：在陶瓷基體中引入特殊 的顯微結構，如層狀、片狀、孔形結構等，在陶瓷內部產生弱結合面，

27、偏轉主裂 紋，耗散裂紋擴展的能量，使擴展終止。間斷的微裂紋連接并交織形成網絡層，使材料容易去除，最終提高了陶瓷的可加工性。.磨削加工設備砂輪(grinding wheel )和磨料(abrasives )的選擇陶瓷的磨削加工(rubbing ) 一般選用金剛石砂輪。對于磨料的選擇，就粒 度的標準而言，依精磨和粗磨的要求不同而不同。 就結合劑而言，當加工的材料 很脆而且出現大量磨屑和砂輪磨損影響工件質量時，采用金屬結合劑；對于Si3N和SiC,和加工表面粗糙度要求很高時使用樹脂結合劑。就硬度而言，對于平行 砂輪，選擇硬度高一些的；對于杯形砂輪，選擇硬度低一些的。磨削工藝及條件的選擇a砂輪磨削速度

28、加工陶瓷材料比加工金屬材料的轉速要適當低一些。如果采用冷卻液，使用 樹脂粘結的砂輪，轉速范圍為2030m/S應該避免無冷卻液磨削的情況， 但有特 殊情況非采用不可時，這種情況砂輪的轉速要比有冷卻液磨削的轉速低很多。b工件給進速度(feeding speed )工件給進速度對磨削力的影響并不顯著，而且影響比較復雜；不同的陶瓷材料以及在不同的磨削條件下，工件給進速度對磨削力的影響也不完全相同。c冷去口液的選擇 (cooling media )目前一般采用水溶性冷卻液進行，水性磨削液又可分為乳化油、微乳液和合 成液等。d 磨削深度 a (rubbing depth )絕大多數陶瓷材料的去除是由于脆性

29、斷裂作用，而磨削力隨著塑性變形而增大。在實際的磨削加工中，由于其他磨削條件如砂輪轉速、工件給進速度等的影 響，使得切深的變化呈現出一定的隨機性。e磨肖U方式(rubbing way )、 方向及機床剛，性(machine rigidity )磨削方式不同導致磨削特性不同，如平磨時，采用杯式砂輪一般比直線砂輪 磨削的表面粗糙度要好，效率高，可以降低成本。另外，在進行磨削加工時，機 床磨削盤的剛性和磨床的穩定程度對磨削效果也有很大的影響，采用剛性好(特別是主軸剛性)的磨削盤或磨床的穩定不容易發生振動，對加工材料的表面粗糙 度和精度是有好處的。陶瓷的研磨(grinding )研磨加工是介于脆性破壞與

30、彈性去除之間的一種精密加工方法。它是利用涂敷或壓嵌游離磨粒與研磨劑的混合物在一定剛性的軟質研具上，研具與工件向磨粒施加一定壓力，磨粒作滾動與滑動，從被研磨工件上去除極薄的余量， 以提高 工件的精度和降低表面粗糙度的加工方法。研磨加工一般使用較大粒徑的磨粒， 磨粒曲率半徑較大，在研磨硬脆材料時，通過磨粒對工件表面交錯的進行切削、 擠壓劃擦，從而使工件表面產生塑性變形和微小裂紋，生成微小碎片切屑。工程陶瓷材料韌性差，其強度很容易受表面裂痕的影響，但加工過程中往往造成加工 表面有微裂紋，且裂紋會引起應力集中，使裂紋末端應力更大。當該處應力超過 裂紋擴展臨界值時，裂紋就會擴展引起工件的破壞。加工表面愈

31、粗糙，表面裂紋愈大，愈易產生應力集中，工件強度愈低。因此，研磨不僅是為了達到一定的表 面粗糙度和高的形狀精度，而且也是為了提高工件的強度。陶瓷的拋光(polishing )拋光是使用微細磨粒彈塑性的拋光機對工件表面進行摩擦使工件表面產生 塑性流動，生成細微的切屑，材料的剝離基本上是在彈性的范圍內進行。拋光的方法很多，一般的拋光使用軟質、富于彈性或粘彈性的材料和微粉磨料。如利用 細絨布墊，磨料鑲嵌或粘貼于纖維間隙中，不易產生滾動，其主要作用機理以滑 動摩擦為主，利用絨布的彈性與緩沖作用，緊貼在瓷件表面，以去除前一道工序 所留下的瑕疵、劃痕、磨紋等加工痕跡，獲得光滑的表面。拋光加工是制備許多 精密

32、零件如硅芯片、集成電路基板、精密機電零件等的重要工藝。拋光加工基本 上是在材料的彈性去除范圍內進行。 拋光時在加工面上產生的凹凸，或加工變質 層極薄，所以尺寸形狀精度和表面粗糙度比研磨高。.陶瓷的特種加工技術隨著高性能陶瓷材料的不斷涌現，現代高科技產業對陶瓷材料的加工效率和 加工質量提出了更高的要求，特別是在航空航天、化工機械、陶瓷發動機、生物 陶瓷、微波介質、超大規模集成電路等領域，對工程陶瓷提出了越來越高的要求。 如超高的機械強度，平整光潔的表面，精確的幾何尺寸等，對其加工提出了更為 苛刻的要求。由于受其自身化學鍵和微觀結構的影響，陶瓷的脆硬性導致了其加工效率低、成本高，這對機械加工技術提

33、出了新的要求。因此，一些先進的特種 加工技術應運而生，如電火花加工、電子束加工、激光加工、超聲波加工、等離 子體加工等。.施釉8陶瓷的施釉是指通過高溫的方式，在陶瓷體表面上附著一層玻璃態層物質。 施釉的目的在于改善坯體的表面物理性能和化學性能，同時增加產品的美感，提高產品的使用性能。釉的作用釉的作用可歸納如下：(1)釉能夠提高瓷體的表面光潔度，因為釉是一種玻璃體，在高溫下呈液相 特性，在表面張力的作用下，具有非常平整的表面，具光潔度可達到0.01 m或更高，可滿足電子薄膜電路對表面光潔度的要求。(2)釉可提高瓷件的力學性能和熱學性能， 玻璃狀釉層附著在瓷件的表面， 可以彌補表面的空隙和微裂紋，

34、提高材料的抗彎及抗熱沖擊性，施以深色的釉， 如黑釉等，可以提高瓷件的散熱能力。(3)提高瓷件的電性能，如壓電、介電和絕緣性能。(4)改善瓷體的化學性能，平整光滑的釉面不易沾附臟污、塵埃，施釉可 以阻礙液體對瓷體的透過，提高其化學穩定性。(5)釉使瓷件具有一定的粘合能力，在高溫的作用下，通過釉層的作用使 瓷件與瓷件之間，瓷件與金屬之間形成牢固的結合。(6)釉可以增加瓷器的美感，藝術釉還能夠增加陶瓷制品的藝術附加值， 提高其藝術欣賞價值。釉的分類.按釉中主要助熔物劃分：釉有多種，習慣以主要熔劑的名稱命名釉料，如鉛釉、石灰釉、長石釉等。鉛釉：包括 PbO-SiQ、PbO-SiQ-Al 2Q、PbO-

35、RO-RO-SiO-Al 2Q、 PbO-BQ-SiOAl 2Q系統的釉料。鉛釉的成熟溫度一般較低，熔融范圍較寬。釉 面具有較強的光澤度，彈性好、釉層清澈透明。這些特點主要是因為鉛釉的折射 率比較高、高溫粘度和表面張力較小，流動性比較大的原因。石灰釉：主要熔劑為CaO不含或少含其他堿性氧化物。其特點為：透明 性好、光澤好、硬度大，但熔融溫度范圍窄，在還原焰下容易煙熏。傳統石灰釉 是由釉灰和釉果(一種氧化鉀和氧化鈉含量很高的瓷石) 組成，釉灰由石灰石和 鳳尾草加工而成。長石釉：即以長石中的氧化鉀和氧化鈉為主助熔劑。其特征為：光澤好、 硬度大、燒成溫度范圍較寬，也是透明釉。長石釉的典型配方成分長石

36、燒滑石石灰石石英黏土百分率 (%)55135225鎂質釉：主要Mg協助熔劑的釉。.按釉的制備方法劃分：生料釉：即指釉料配方組成中未使用熟料-熔塊的釉。熔塊釉：即指由熔塊與一些生料按配比制作而成的釉料。.按照釉的燒成溫度劃分：易熔釉或低溫釉：指熔融溫度一般不超過1150c的釉，如玻璃制品釉、釉面 磚釉等。中熔釉或中溫釉：指熔融溫度一般在11501300c的釉，如部分藝術陶瓷釉 或陶藝作品釉。難熔釉或高溫釉：指熔融溫度一般達1130c的釉，多用于日用瓷釉。.按釉燒成后外觀特征和具有的特殊功能劃分：透明釉、乳濁釉、顏色釉、畫釉、結晶釉、紋理釉、無光釉、臘光釉、熒光 釉、變色釉、香味釉、金屬光澤釉、閃

37、光釉、彩虹釉、抗菌釉、自潔釉等。.按釉的用途劃分：裝飾釉、電瓷釉、化學瓷釉、面釉、底釉、餐具釉、粘結釉、商標釉、絲網 印花釉、鈞釉等。釉的特點和性能釉的特點和性能主要包括：釉的熔融性能、釉的高溫粘度(viscosity )、釉的 膨脹系數及坯釉膨脹系數的適應性、釉的力學性能和釉面光澤度等方面。施釉工藝釉前生坯體或素燒坯體均需進行表面的清潔處理，除去積存的塵垢或油漬以保證釉的良好粘附。清潔處理的辦法：或者以壓縮空氣在通風柜進行噴掃， 或者 是用海綿浸水后進行濕抹，或以排筆蘸水洗刷。.基本施釉方法基本的施釉方法有浸釉、噴釉、澆釉和刷釉四種:(1)浸釉法10浸釉法普遍用于日用瓷器皿的生產，以及其他便

38、于用手工操作的中小型制品 的生產。即將產品用手工全部浸入釉料中， 使之附著一層釉漿。附著的厚度由浸 釉時間長短來決定。(2)噴釉法噴釉法是利用壓縮空氣將釉漿噴成霧狀，使粘附于坯體上。噴釉時坯體轉動， 以保證坯體表面得到厚薄均勻的釉層。這種施釉法對于器壁較薄及小件易脆的生 坯，更為合宜。因為這樣的坯體如果采用浸釉法， 則可能因坯體吸入過多而造成 軟塌損壞。噴釉采用噴釉器或噴槍。(3)澆釉法是系將釉漿澆到坯體上以形成釉層的方法，對大件器皿的施釉 多用此法對盤碟類生產品進行施釉。(4)刷釉法刷釉法不用于大批量的生產，而多用于在同一坯體上施幾種不同釉料。 在藝 術陶瓷生產上采用刷釉法以增加一些特殊的藝術感。刷釉法也經常用于補釉。.新型施釉方法近年來，隨著陶瓷工業的發展，施釉也向著高效率、低能耗、高質量方向發 展。新型施釉方法有：(1)流化床法。利用壓縮空氣設法使加有少量有機樹脂的干釉粉在流化床 內懸浮而呈現流化狀態，然后將預熱到100200 c坯體浸入到流化床中，與釉粉 保持一段時間的接觸，這種施釉方法為干法施釉，釉層厚度與坯體氣孔率無關。 該種施釉方法對釉料的顆粒度要求較高。(2)熱噴施釉法。這是一種在一條特殊設計的隧道窯內將坯體素燒和釉燒 連續進行的方法。(3)干壓施釉法。干壓施釉法是將成型、上釉一次完成的一種方法。釉料 和坯體均通過噴霧干燥來制備。(4)機器人施釉。燒