成型工艺在整个陶瓷材料的制备过程中起着承上启下的作用,是保证陶瓷材料及部件的性能可靠性及生产可重复性的关键。
陶瓷常用的成型方法有干压、注浆、流延以及注射等,其中干压成型是应用广泛的一种成型工艺,也是手机陶瓷背板主流的成型工艺之一,下面详细了解一下陶瓷干压成型工艺。
一、干压成型
干压成型又称模压成型,是常用的成型方法之一。干压成型是将经过造粒后流动性好,颗粒级配合适的粉料,装入金属模腔内,通过压头施加压力,压头在模腔内位移,传递压力,使模腔内粉体颗粒重排变形而被压实,形成具有一定强度和形状的陶瓷素坯。
图1 陶瓷干压成型及烧结工艺流程图
二、干压成型的工艺原理和影响因素
1. 工艺原理
干压成型的实质是在外力作用下,颗粒在模具内相互靠近,并借助内摩擦力牢固地把各颗粒联系起来,保持一定形状。这种内摩擦力作用在相互靠近的颗粒外围结合剂薄层上。
随着压力增大,坯料将改变外形,相互滑动,间隙减少,逐步加大接触,相互贴紧。由于颗粒进一步靠近,使胶体分子与颗粒间的作用力加强因而坯体具有一定的机械强度。
2. 影响因素
影响干压成型的主要因素有:
Ø 粉体性质:粒度、粒度分布、流动性、含水率等;
Ø 粘结剂和润滑剂的选择;
Ø 模具设计;
Ø 压制过程中压制力、加压方式、加压速度与保压时间。
综上,如果坯料颗粒级配合适,结合剂使用正确,加压方式合理,干压法也可以得到比较理想的坯体密度。
图2 干压成型示意图
三、干压成型的分类
根据压头和模腔运动方式的不同,干压成型可以为以下几种:
Ø 单向加压,即模腔和下压头固定,上压头移动;
Ø 双向加压,即模腔固定,上压头和下压头移动;
Ø 可动压模,下压头固定,模腔和上压头移动,即压头和模腔的运动是同步的,使用液压控制时,在某一设定压力下压头停止移动。
Ø 而双面加压又分为双面同时加压和双面先后加压,其中双面先后加压是指两面的压力先后加上,由于先后分别加压,压力传递比较彻底,有利于气体排出,作用时间较长,故其坯体密度比前面两种均匀。
图3 粉体颗粒在加压过程中的变化
四、干压成型的特点
1. 干压成型的优点:
Ø 工艺简单,操作方便,周期短,效率高,便于实行自动化生产。
Ø 坯体密度大,尺寸,收缩小,机械强度高,电性能好。
2. 干压成型的缺点:
Ø 对大型坯体生产有困难,模具磨损大、加工复杂、成本高。
Ø 加压只能上下加压,压力分布不均匀,致密度不均匀,收缩不均匀,会产生开裂、分层等现象。但随着现代化成型方法的发展,达一缺点逐渐为等静压成型所克服。
图4 干压成型示意图及坯体中密度分布
图5 干压成型坯体中常见的缺陷