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陶瓷顏料范文第1篇

關(guān)鍵詞：噴墨打?。?a href="http://www.83352.cn/haowen/136460.html" target="_blank">陶瓷顏料；工藝進(jìn)展

1 前言

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與普及，噴墨打印技術(shù)正突破常規(guī)，進(jìn)入到了我們所熟悉和不熟悉的領(lǐng)域，例如：辦公室文件打印、戶外廣告噴繪、數(shù)碼照片沖印、紡織品噴墨印花等，還有生物技術(shù)、生物工程、法學(xué)、金屬沉淀學(xué)、微結(jié)構(gòu)制造、電子制造、網(wǎng)絡(luò)連接、制藥、玻璃、陶瓷裝飾及顯示器制造等各個(gè)領(lǐng)域。

陶瓷噴墨打印技術(shù)作為一種數(shù)字化技術(shù)，是將小墨滴從直徑為數(shù)十微米的噴嘴噴出，以每秒數(shù)千滴的速度沉積在載體上，可以實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料表面的隨意裝飾，可以將任意復(fù)雜花色的圖案像彩色打印一樣打印到陶瓷以及玻璃的表面上。打印機(jī)的工作類型有兩種：需求噴墨打印機(jī)和連續(xù)噴墨打印機(jī)。噴墨打印頭有三類：一是使用壓電陶瓷元件將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變成墨水壓力波，從而排出墨滴的系統(tǒng)；二是使墨水驟然加熱而產(chǎn)生氣泡，從而通過氣泡壓力波排出墨滴的系統(tǒng)；三是吸取墨水，并通過靜電力使其定向飛揚(yáng)的系統(tǒng)。

在陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，陶瓷噴墨技術(shù)以其“資源化、低碳化、數(shù)字化、個(gè)性化、功能化、智能化”發(fā)展的特點(diǎn)，在陶瓷行業(yè)掀起了一股“巨浪”。自2009年中國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)噴墨打印機(jī)開始，中國(guó)噴墨市場(chǎng)就在被逐漸地打開，其分別經(jīng)歷了國(guó)產(chǎn)化第一階段的“萌芽期”和第二階段“青澀期”。至此，噴墨市場(chǎng)進(jìn)入完全的“成熟期”。具體來說，從2011開始就進(jìn)入了一個(gè)全面開啟的“井噴期”，這個(gè)“井噴期”還將繼續(xù)持續(xù)，在未來的某個(gè)時(shí)候，市場(chǎng)容量可能達(dá)到1000臺(tái)。

2 陶瓷噴墨打印的優(yōu)勢(shì)

陶瓷噴墨打印技術(shù)具有以下明顯的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。

（1） 個(gè)性化

能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)與制造，既節(jié)省時(shí)間，又提高效率。

（2） 精細(xì)化

幾何形狀由計(jì)算機(jī)軟件控制，圖像分辨率高，可制作各種復(fù)雜圖案。

（3） 高速化

如：在紙品印刷上，印刷速度可達(dá)6～10m/s。

（4） 網(wǎng)絡(luò)化

適應(yīng)面廣，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，從圖案設(shè)計(jì)到噴墨程序再到執(zhí)行步驟，印刷圖案可在短短的幾秒鐘內(nèi)迅速變換，并可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸。

（5） 無接觸

和絲網(wǎng)印花相比，它屬于無接觸印花。它沒有絲網(wǎng)作為介質(zhì)，與被裝飾的形狀復(fù)雜半成品表面相接觸的只是油墨。能突破現(xiàn)有裝飾手段中的一些人為因素的制約，進(jìn)一步提高陶瓷裝飾效果。

（6） 低碳化、資源化

與陶瓷其他裝飾方法相比，大大減少了色料、釉料的浪費(fèi)。

（7） 智能化、功能化

陶瓷噴墨打印技術(shù)可應(yīng)用于固體氧化物電池的制造、多層顯微電路制造、結(jié)構(gòu)或壓電有序陶瓷復(fù)合材料制備，以及小體積高復(fù)雜的整體陶瓷元件的制造等。

3 陶瓷墨水的組成與性能

陶瓷噴墨技術(shù)的核心組成材料——陶瓷墨水通常由陶瓷粉料（色料、著色劑、釉料）、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料構(gòu)成。陶瓷粉料（色料、著色劑、釉料）是墨水的核心物質(zhì)。要求其顆粒度小于1μm，平均粒徑為0.5μm，顆粒尺寸分布要窄，顆粒之間不能有強(qiáng)團(tuán)聚，具有良好的穩(wěn)定性，受溶劑等其它物質(zhì)的影響小。溶劑是把陶瓷粉料（色料、著色劑）從打印機(jī)輸送到受體上的載體，同時(shí)，又控制著干燥時(shí)間，使墨水粘度、表面張力等不易隨溫度變化而改變。溶劑一般采用水溶性有機(jī)溶劑，如：醇、多元醇、多元醇醚和多糖等。分散劑是幫助陶瓷粉料（色料）均勻地分布在溶劑中，并保證在噴印前粉料不發(fā)生團(tuán)聚。分散劑主要是一些水溶性和油溶性高分子類、苯甲酸及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物等。結(jié)合劑是保障打印的陶瓷坯體或色料具有一定的強(qiáng)度，便于生產(chǎn)操作，同時(shí)，可調(diào)節(jié)墨水的流動(dòng)性能，通常樹脂能起到結(jié)合劑和分散劑的雙重作用。表面活性劑是控制墨水的表面張力在適合的范圍內(nèi)。而其它輔助材料主要有墨水pH值調(diào)節(jié)劑、催干劑、防腐劑等。

陶瓷墨水的性能要求為除普通墨水的顆粒度、粘度、表面張力、電導(dǎo)率、pH值以外，根據(jù)陶瓷應(yīng)用特點(diǎn)還要求一些特殊性能。如：要求陶瓷粉料（色劑）在溶劑中能保持良好的化學(xué)和物理穩(wěn)定性，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間存放，不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)變化和顆粒團(tuán)聚沉淀；要求在打印過程中，陶瓷（色料）顆粒能在短時(shí)間內(nèi)以最有效的堆積結(jié)構(gòu)排列，附著牢固，獲得較大密度的打印層，以便煅燒后具有較高的燒結(jié)密度；要求打印的色劑具有高溫?zé)珊蟮姆€(wěn)定性能、良好的呈色性能，以及與坯釉的匹配性能。

4 陶瓷墨水的制備

目前，行業(yè)內(nèi)陶瓷墨水常用的制備方法主要有溶膠法、反相微乳液法及分散法，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)[19-21]。其中，溶膠法具有較高的分散穩(wěn)定性，物化性能容易調(diào)節(jié)而備受關(guān)注。但另一方面，溶膠液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，所以，當(dāng)其長(zhǎng)時(shí)間放置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象；反相微乳液法雖然具有良好的分散穩(wěn)定性，但由于墨水中固含量偏低，所以限制了其發(fā)色性能，而且不適合組成復(fù)雜的顏料；分散法制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，但其分散穩(wěn)定性較差，在分散過程中，其顆粒形貌難以控制。因此，在噴墨打印時(shí)，容易堵塞噴頭，而且當(dāng)墨水濃度較高時(shí)，容易出現(xiàn)絮凝、觸變等現(xiàn)象，從而影響打印效果。

除了以上三種方法外，隨著噴墨技術(shù)對(duì)顏料的要求越來越高，新的制備技術(shù)值得研究。如：化學(xué)共沉淀法、水熱法、蔓延燃燒法、微波加熱法、機(jī)械化學(xué)合成法、聲化學(xué)法等。對(duì)這些工藝技術(shù)的組合，如：超聲-共沉淀、共沉淀-水熱、微波-溶膠凝膠、微波-水熱、微乳液-水熱、自蔓延燃燒-水熱技術(shù)等。借助這些新工藝，使得陶瓷顏料的制備技術(shù)和性能會(huì)有新的突破。

4.1 化學(xué)共沉淀法制備陶瓷墨水

所謂化學(xué)共沉淀法即采用可溶性金屬鹽類與氫氧化物相互作用，生成沉淀的水合絡(luò)合物或形成復(fù)雜的多核絡(luò)合物，然后將沉淀物煅燒得到結(jié)晶產(chǎn)物。此法可以通過溶液中的各種化學(xué)反應(yīng)直接得到化學(xué)成分均一的超微粉體，使得各種成分的混合程度達(dá)到分子、原子級(jí)水平。此方法已在陶瓷顏料制備中得到廣泛應(yīng)用，目前，已用此法制備出著色力強(qiáng)、顆粒分布范圍窄的一系列陶瓷顏料。如：鈷鋁尖晶石顏料、鉻鋁鋅紅顏料、硫硒化鎘顏料、硫硒化鋅基顏料及透明氧化鐵黃顏料等。俞康泰等人采用化學(xué)共沉淀法制備了高品位、高溫穩(wěn)定的鉻錫紅色料。

近年來，超聲波技術(shù)在材料制備中發(fā)揮了越來越大的作用，借助超聲在溶液中產(chǎn)生的“空化效應(yīng)”，具有瞬時(shí)高溫高壓特性，可以合成粒度小、粒徑均勻、無團(tuán)聚的納米陶瓷粉體。超聲技術(shù)與共沉淀技術(shù)結(jié)合，出現(xiàn)新技術(shù)——超聲-共沉淀技術(shù)。水熱法制備的粉體高結(jié)晶度、低缺陷密度。水熱技術(shù)與共沉淀技術(shù)結(jié)合，出現(xiàn)了新技術(shù)——共沉淀-水熱技術(shù)。

4.2 微波照射-溶膠凝膠法制備陶瓷墨水

微波照射-凝膠溶膠法具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。吳東輝等在晶體生長(zhǎng)劑存在下，用微波照射溶膠凝膠兩步法制備了紡錘體α-Fe2O3，其產(chǎn)率高達(dá)100%。

4.3 微波水熱法制備陶瓷墨水

微波技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)體系升溫快、反應(yīng)速率快、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)選擇性高等。水熱法制備具有特定晶形、顆粒分散性好的納米顆粒，反應(yīng)需要在相對(duì)高的溫度和壓力下進(jìn)行。微波場(chǎng)輻照作用與水熱反應(yīng)相結(jié)合，發(fā)展出了一種新的水熱合成方法——微波水熱技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)反應(yīng)體系加熱迅速、均勻，不存在溫度梯度，對(duì)很多反應(yīng)體系具有加速化學(xué)反應(yīng)的效果。

4.4 微乳液-水熱法制備陶瓷墨水

微乳液法制備納米粒子具有實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、操作容易，以及產(chǎn)物組分和粒徑可控等優(yōu)點(diǎn)，在制備單分散、細(xì)粒度納米粒子方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和廣泛的適用性，是理想的反應(yīng)器。微乳液法和水熱法結(jié)合，利用各自的優(yōu)點(diǎn)，出現(xiàn)了新技術(shù)——水熱-微乳液技術(shù)。

4.5 自蔓延-水熱法制備陶瓷墨水

自蔓延法利用原料自身的燃燒放熱，即可達(dá)到合成反應(yīng)所需的溫度，從而快速合成出氧化物粉體；水熱法制備粉體的主要驅(qū)動(dòng)力是氧化物在不同狀態(tài)下溶解度的不同，制備的粉體結(jié)晶度高、缺陷密度低，集燃燒合成與水熱處理的優(yōu)點(diǎn)于一體——自蔓延-水熱法。如，具有反應(yīng)時(shí)間短、顆粒細(xì)小、均勻、分散性好、結(jié)晶完善等優(yōu)點(diǎn)。

5 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

5.1 國(guó)外噴墨打印用陶瓷墨水的研究現(xiàn)狀

噴墨打印用陶瓷墨水的研究在國(guó)外起步較早，大量文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在功能陶瓷墨水方面，包括以ZrO2、TiO2、CeO2、SiO2、SnO2、Al2O3、BaTiO3及PZT等為核心物質(zhì)的特種陶瓷墨水。在制備方法上主要采用直接分散法和溶膠法兩種。該類墨水屬于微型制造或快速原型制造用的陶瓷墨水，主要用于固體氧化物電池、多層顯微電路、壓電有序陶瓷復(fù)合材料，以及小體積高復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)陶瓷元件的制造。隨著噴墨打印技術(shù)在陶瓷裝飾方面的應(yīng)用，陶瓷裝飾墨水也隨之產(chǎn)生。1975年7月7日，美國(guó)的A.B.Dick公司申請(qǐng)了“用于玻璃的噴墨打印墨水混合物（Jet printing ink composition for glass， patent number US 004024096）”的專利。這是有關(guān)陶瓷裝飾用噴墨打印墨水最早的報(bào)道，該專利介紹了一種用于玻璃或涂釉陶瓷表面的噴墨打印墨水。其組成為：20wt%的酚醛清漆樹脂、3wt%～7wt%的防揮發(fā)劑（乙二醇乙醚或乙二醇酯）、乙醇、水（水是乙醇的50 wt%）、能電離的可溶性鹽（使得墨水電阻率超過2000Ω/cm）。1992年2月26日，美國(guó)Airey等人公開申請(qǐng)了名為“用于陶瓷或玻璃表面打印的噴墨打印機(jī)墨水（Ink jet printer ink for printing on ceramics or glass）”的專利[7]，此墨水的穩(wěn)定性及著色能力均較差。針對(duì)以往專利的不足，2000年1月7日，西班牙Ferro公司向美國(guó)專利商標(biāo)局提交了一份名為“用于陶瓷釉面磚（瓦）和表面彩色噴墨印刷的獨(dú)特油墨和油墨組合”（Inks for the marking or decoration of objects，such as ceramic objects，patent number US 005273575）”的專利，該專利系統(tǒng)闡述了非水溶性陶瓷墨水的制備方法和多種中間顏色的組合，為陶瓷噴墨打印技術(shù)在建筑陶瓷磚中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2004年8月24日，以色列的DIP Tech Ltd.公司申請(qǐng)了“用于陶瓷表面的墨水（Ink for ceramic surfaces，patent number US 007803221 B2）”的專利。該專利介紹了一種在陶瓷和玻璃表面噴墨打印的墨水，包含納米二氧化硅和色料。2004年10月12日，意大利的Colorobbia Italia S.P.A.公司申請(qǐng)了“納米懸浮液形式的陶瓷著色劑（Ceramic colorants in the form of nanometric suspensions， patent number US 007316741 B2）”的專利。該專利介紹了由納米級(jí)顆粒所組成的懸浮液狀陶瓷著色劑，以及它們的產(chǎn)品和用途。2006年5月21日，以色列的SIMON KAHN-pYI Tec，Ltd.公司申請(qǐng)了“適用于陶瓷產(chǎn)品的著色墨水及其制備方法（Pigmented inks suitable for use with ceramics and method of producing same，patent number US 2008/0194733）” 的專利。該專利介紹了一種生產(chǎn)陶瓷裝飾用噴墨打印墨水的方法。目前，F(xiàn)erro公司已成為全球主要的陶瓷裝飾墨水生產(chǎn)商之一。同時(shí)，西班牙的Esmalglass-itaca、Torrecid、Colorobbia、Fritia、Salquisa、Bone公司和意大利的Smalticeram、Metco、Sicer公司也具有大規(guī)模生產(chǎn)陶瓷裝飾墨水的能力[8]。此外，A.Atkinson等人[9]采用溶膠法制備了連續(xù)式噴墨打印用陶瓷裝飾的Cr-Al紅墨水和Ni-Al藍(lán)墨水，采用陶瓷噴墨打印機(jī)對(duì)坯體進(jìn)行裝飾，在900℃條件下燒成，效果良好。S.Obata等[10]人采用分散法制備了黃、紅、藍(lán)、黑四種陶瓷裝飾墨水.同時(shí)，對(duì)色料的粒度及分布、分散劑的種類及添加量、粘度、pH值等對(duì)墨水性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并確定了各參數(shù)的最優(yōu)值。

總之，在國(guó)外，隨著功能陶瓷墨水制備技術(shù)的研究與發(fā)展，其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)開始逐步走向公開化，詳細(xì)的研究報(bào)道（包括：制備方法、配方等）很多。但是對(duì)于裝飾用的陶瓷墨水而言，可供參考的研究性文獻(xiàn)極少，其關(guān)鍵技術(shù)主要被掌握在少數(shù)西班牙陶瓷色釉料公司。我國(guó)要徹底突破此項(xiàng)技術(shù)，創(chuàng)出自己的民族品牌，需要企業(yè)家和科技工作者共同付出巨大的努力，必須基礎(chǔ)理論、材料制備與表征、工藝技術(shù)等各方面深入的研究。

5.2 國(guó)內(nèi)噴墨打印用陶瓷墨水的研究

國(guó)內(nèi)噴墨打印用陶瓷墨水的研究始于2000年。近年來，部分高等院校、研究所及企事業(yè)單位紛紛對(duì)噴墨打印用陶瓷墨水進(jìn)行了研究報(bào)道[11-15]。目前，國(guó)內(nèi)已有部分研究單位申請(qǐng)了陶瓷墨水相關(guān)的發(fā)明專利。2004年1月8日，中科院化學(xué)所申請(qǐng)了《一種無機(jī)顏料水溶膠及制備方法和應(yīng)用》的專利，專利號(hào)：200410001432.0。2006年7月20日，中國(guó)制釉股份有限公司（臺(tái)灣）申請(qǐng)了《高色濃度微細(xì)化無機(jī)顏料其制法及無機(jī)顏料墨水組合》的專利，專利號(hào)：200610106160.X。2009年12月19日，廣東道氏制釉申請(qǐng)了《一種陶瓷噴墨打印用黑色顏料及其制備方法》（專利號(hào)：20091031 1821.6）和《一種陶瓷噴墨打印用棕色顏料及其制備方法》（專利號(hào)：200910311865） 的專利。2009年12月22日，廣東道氏制釉申請(qǐng)了《一種陶瓷噴墨打印用鋯鐵紅顏料及其制備方法》的專利，專利號(hào)：200910311976.X [21]。2010年2月1日，廣東科信達(dá)申請(qǐng)了《一種Mn-A1紅陶瓷色料的制備方法》的專利，專利號(hào)：200910311976.X。2011年7月5日，佛山歐神諾和博今科技聯(lián)合申請(qǐng)了《一種使用于噴墨打印的陶瓷滲透釉及其用于陶瓷磚生產(chǎn)的方法》的專利，專利號(hào)：2011101872456。截止到目前，國(guó)內(nèi)總共有8篇有關(guān)噴墨打印用陶瓷墨水的發(fā)明專利，其中 4 篇關(guān)于陶瓷裝飾墨水用超細(xì)粉體制備和4篇有關(guān)陶瓷裝飾墨水制備。

據(jù)報(bào)道，廣東博奧科技是國(guó)內(nèi)首家自主研發(fā)，并批量生產(chǎn)陶瓷噴墨打印用墨水的企業(yè)。2011 年，該企業(yè)在廣州陶瓷工業(yè)展覽會(huì)上展出了九種顏色的陶瓷墨水和一種面釉，引發(fā)了媒體和觀展商的高度關(guān)注。據(jù)稱，該公司從兩年前開始研發(fā)陶瓷噴墨墨水，2012年3月就已宣布成功研制出陶瓷噴墨打印用墨水。目前，博奧的陶瓷墨水正在積極地開拓市場(chǎng)用戶。另外，道氏制釉、大鴻制釉、金鷹顏料、華山制釉、萬興色料等企業(yè)也均在研發(fā)陶瓷噴墨墨水。同時(shí)，可以看到，國(guó)內(nèi)陶瓷墨水的研發(fā)和生產(chǎn)主要集中在廣東省佛山市，一些色釉料企業(yè)積極投入到陶瓷墨水的研發(fā)與生產(chǎn)中，在國(guó)內(nèi)處于相對(duì)領(lǐng)先的水平。

6 噴墨打印用陶瓷墨水所存在的問題

6.1 陶瓷色釉料顆粒的大小及其分布情況

陶瓷色釉料顆粒的大小及其分布對(duì)其發(fā)色有較大的影響，粒度太大或太小、粒度分布太寬均不利于發(fā)色[22]。對(duì)于陶瓷噴墨用無機(jī)顏料，其最大尺寸要小于 1μm，且顆粒尺寸分布要窄，顆粒間不能有強(qiáng)團(tuán)聚。因此，在色料微細(xì)化過程中，控制其粒度及分布，防止發(fā)色變?nèi)醴浅ｊP(guān)鍵。

6.2 無機(jī)陶瓷色料的微細(xì)化與分散穩(wěn)定性[23]

陶瓷墨水拉線經(jīng)常出現(xiàn)大面積深色噴墨打印的情況，這是由于每若干組噴頭只負(fù)責(zé)一種顏色，當(dāng)大面積深色噴墨打印時(shí)（尤其是接近于單色），這幾組噴頭的噴墨量加大，會(huì)造成噴頭阻塞（噴頭不出墨）和表面附著污染物（污染物可能引起濺射），噴射不到的地方即為拉線缺陷。除了噴頭本身的原因外，噴頭的位置也是一個(gè)影響因素。對(duì)于無機(jī)陶瓷色料分散型墨水，顆粒尺寸和形狀可能引起噴頭磨損，墨水的沉淀可能引起堵塞或粘附噴頭。因此，制備單分散、高分散穩(wěn)定性的陶瓷納米顆粒尤為關(guān)鍵。

6.3 分散劑溶劑的選擇[24]

在陶瓷墨水研發(fā)過程中，溶劑及其他添加劑的物化性能對(duì)墨水的性能影響較大。美國(guó)專利（US5273575）和歐洲專利（EP0572314A1）均為水溶性陶瓷墨水，對(duì)于建筑陶瓷釉面磚，其釉料通常采用水的懸浮液涂覆，水溶性油墨在坯體上容易產(chǎn)生擴(kuò)散。因?yàn)橛湍谶吘壧幍母稍锼俾蚀笥谥行奶?，在干燥的過程中，中心處的墨水將向邊緣流動(dòng)，使得干燥后邊緣處的厚度比中心處的厚，影響分辨率及發(fā)色的均勻性。因此，對(duì)于陶瓷釉面磚需要將研發(fā)的重點(diǎn)集中在非水溶性陶瓷墨水上。

6.4 發(fā)色效果的問題

陶瓷色料的發(fā)色效果主要取決于微觀結(jié)構(gòu)，即離子的結(jié)構(gòu)、電價(jià)、半徑、配位數(shù)及離子間的相互極化。陶瓷色料的著色主要可分成三大類：晶體著色、離子著色和膠體著色。其中，晶體著色最穩(wěn)定，如：剛玉型的鉻鋁紅、金紅石型的釩錫黃、鋯英石型的釩鋯藍(lán)、尖晶石型的鈷鐵鉻鋁黑、石榴石型的維多利亞綠等。在陶瓷色料結(jié)構(gòu)體系中，尖晶石型陶瓷色料的晶體結(jié)構(gòu)致密、發(fā)色穩(wěn)定、氣氛敏感度小，特別是其高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，且飽和度隨細(xì)度的降低反而增大。如：鈷藍(lán)系列、棕黃系列和黑色系列。因此，陶瓷墨水最好選擇尖晶石等結(jié)構(gòu)類型的陶瓷色料[25]。

6.5 花色品種單一

盡管目前已研發(fā)出大約 12～14 種陶瓷墨水，包括 7 種不同顏色[16-18]。其中，藍(lán)色發(fā)色力最強(qiáng)；黃色發(fā)色力較弱，現(xiàn)有的黃色墨水帶有綠色調(diào)；棕色居中；鮮艷的紅色仍然很難發(fā)色，且白色墨水的白度也不高。此外，現(xiàn)有陶瓷墨水一般為3色（藍(lán)、棕、黃）、4色（藍(lán)、棕、黃、黑）及5色，其中，在瓷磚生產(chǎn)中使用 3～4 色組合的較多，5色正在推廣，6色組合較少。從已成功應(yīng)用噴墨打印裝飾技術(shù)的陶瓷企業(yè)生產(chǎn)情況來看，現(xiàn)有的墨水生產(chǎn)淺色瓷磚具有優(yōu)勢(shì)，而生產(chǎn)深色瓷磚仍需改進(jìn)，此外，紅色系瓷磚生產(chǎn)也需改善。從另一個(gè)角度來講，現(xiàn)有陶瓷墨水生產(chǎn)淺色的內(nèi)墻陶質(zhì)有釉磚具有優(yōu)勢(shì)，而生產(chǎn)色深的瓷質(zhì)仿古磚仍有不足。

7 結(jié)語

（1） 陶瓷噴墨打印技術(shù)是陶瓷裝飾技術(shù)的一場(chǎng)革命，該項(xiàng)技術(shù)將導(dǎo)致陶瓷行業(yè)的重新洗牌，把陶瓷行業(yè)帶入一個(gè)嶄新的時(shí)代。它涉及了化學(xué)、材料學(xué)、納米粉體制備技術(shù)、表面改性理論及流變學(xué)理論等眾多領(lǐng)域。因此，需要企業(yè)家和科技工作者付出巨大的努力，共同深入研究、探索，才能走的更遠(yuǎn)。

（2） 在噴墨顏料制造工藝方面，隨著噴墨技術(shù)對(duì)顏料的要求越來越高，新的制備技術(shù)值得研究。除了固相分散法、溶膠法和微乳液法外，如：化學(xué)共沉淀法、水熱法、自蔓延燃燒法、微波加熱法、機(jī)械化學(xué)合成法、聲化學(xué)法等，以及對(duì)這些工藝技術(shù)的組合，如：超聲-共沉淀、共沉淀-水熱、微波-溶膠凝膠、微波-水熱、微乳液-水熱、自蔓延燃燒-水熱技術(shù)等。借助這些新工藝，各取所長(zhǎng)、相互補(bǔ)充，既能使顏料顆粒達(dá)到納米級(jí)別，又能使晶體結(jié)構(gòu)充分發(fā)育完善，減少結(jié)構(gòu)缺陷，提高發(fā)色能力。新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善將會(huì)使噴墨陶瓷顏料的制造和性能得到新的突破。

（3） 采用在油性分散介質(zhì)中，以高分子聚合物納米微粒為模板，制備核殼型結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合納米膠囊，該膠囊不但具有核殼型結(jié)構(gòu)、高分散穩(wěn)定性，而且可獲得顆粒表面形貌規(guī)則、結(jié)構(gòu)缺陷少、發(fā)色能力強(qiáng)的噴墨打印墨水顆粒。進(jìn)而通過調(diào)控在油性分散介質(zhì)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率，使得陶瓷墨水中固含量變?yōu)榭煽?，這有望徹底解決噴墨打印用陶瓷墨水穩(wěn)定性的問題，并大幅度提高發(fā)色性能。

（4） 陶瓷噴墨技術(shù)的功能化是陶瓷裝飾的又一發(fā)展方向。通過噴墨技術(shù)在陶瓷表面噴涂功能化、智能化涂層，會(huì)賦予建筑陶瓷全新的功能。如：對(duì)陶瓷賦予抗菌、自潔，以及熱、聲、光、濕、電、磁、氣、輻射等敏感功能，將會(huì)對(duì)城市噪音，城市或家居空氣環(huán)境包括：熱污染、氣體污染、噪聲污染、濕度污染、光污染和輻射污染等可以起到抑制與控制作用。智能時(shí)代少不了智能陶瓷墨水的妝點(diǎn)。

（5） 隨著陶瓷噴墨技術(shù)的日益成熟和迅速擴(kuò)張，新一代的“陶瓷激光打印技術(shù)”將會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。這將對(duì)陶瓷顏料提出更加嚴(yán)格的要求，如：納米顏料粉體的固態(tài)分散性能、電性能以及磁性能等?？梢灶A(yù)計(jì)：“陶瓷激光打印技術(shù)”將會(huì)使陶瓷裝飾檔次更上一個(gè)新臺(tái)階，是陶瓷計(jì)算機(jī)（數(shù)字化）裝飾的又一次革命。

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陶瓷顏料范文第2篇

【關(guān)鍵詞】碳化硅陶瓷；陶瓷材料；陶瓷燒結(jié)；燒結(jié)法

0.引言

由于碳化硅陶瓷具有超硬性能，又具有高溫強(qiáng)度和抗氧化性好、耐磨性能和熱穩(wěn)定性高、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可制備成各種磨削用的砂輪、砂布、砂紙以及各類磨料，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造加工行業(yè)。它還可以應(yīng)用在軍事方面，例如將碳化硅陶瓷與其他材料一起組成的燃燒室及噴嘴，這種技術(shù)已應(yīng)用于火箭技術(shù)中。同時(shí)在航空、航天、汽車、機(jī)械、石化、冶金和電子等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，碳化硅密度居中，硬度和彈性模量較高，還可用于裝甲車輛和飛機(jī)機(jī)腹及防彈防刺衣等。由于碳化硅產(chǎn)品具有操作簡(jiǎn)單方便，使用壽命長(zhǎng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，使碳化硅產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，因此受到很多國(guó)家的重視，一直是材料學(xué)界研究的重點(diǎn)，如何制得高致密度的碳化硅陶瓷也是研究者一直關(guān)心的課題。目前制備碳化硅陶瓷的方法主要有以下幾種方法，由于制備方法的不同，碳化硅陶瓷材料的性能與制備工藝的不同有一定的相關(guān)性，本文對(duì)碳化硅陶瓷的制備方法及其應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

1.反應(yīng)燒結(jié)法制備陶瓷與應(yīng)用

反應(yīng)燒結(jié)法也可稱為活化燒結(jié)或強(qiáng)化燒結(jié)法。需要指出活化燒結(jié)和強(qiáng)化燒結(jié)的機(jī)理有所不同。活化燒結(jié)的過程是指可以降低燒結(jié)活化能，使體系的燒結(jié)可以在較低的溫度下以較快速度進(jìn)行，并且使得燒結(jié)體性能得到提高的燒結(jié)方法。而強(qiáng)化燒結(jié)的過程泛指能增加燒結(jié)速率，或強(qiáng)化燒結(jié)體性能（通過合金化或者抑制晶粒長(zhǎng)大）的所有燒結(jié)過程?？梢娝鼈兊闹苽錂C(jī)理是存在差異的。反應(yīng)燒結(jié)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)，這是一種化學(xué)過程，也就是有一種物質(zhì)變成另外一種物質(zhì)，例如，在制備碳化硅的過程中，就會(huì)在確定的溫度下發(fā)生Si+CSiC 的化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)過程就是將碳化硅粉料和碳顆粒制成多孔坯體，然后將多孔坯體干燥后利用馬弗爐加熱至1450～1470℃，在這樣的條件下就可以使，熔融的硅滲入坯體內(nèi)部與碳反應(yīng)生成碳化硅。這一機(jī)理的探討源于上世紀(jì)七十年代，當(dāng)時(shí)由于世界范圍內(nèi)的石油危機(jī)，能源問題對(duì)世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)，為了提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，科學(xué)家們開始考慮使用高溫陶瓷材料替代內(nèi)燃機(jī)的金屬部件，這樣就可以提高效率。在1973年，英國(guó)人KennedyP和ShennanJV等開始了反應(yīng)燒結(jié)制備碳化硅的深入研究[1]，1978年，英國(guó)劍橋大學(xué)的SawyerGR等人采用掃描電鏡、透射電鏡、光學(xué)顯微鏡和 X 射線衍射等手段對(duì)反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的定量表征[2]，從碳化硅的制備機(jī)理給與了探討；1990年，日本的LimCB等人研究了反應(yīng)燒結(jié)碳化硅中強(qiáng)度、氣孔率與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，隨著研究的進(jìn)一步深入，反應(yīng)燒結(jié)碳化硅產(chǎn)品開始逐步走向商業(yè)化。

2.無壓燒結(jié)法制備陶瓷與應(yīng)用

無壓燒結(jié)法是在常壓條件，也就是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的惰性氣體氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。這種燒結(jié)可以把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w，這是一個(gè)傳統(tǒng)的工藝過程。人類很早就開始利用這個(gè)工藝來生產(chǎn)陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。我國(guó)古代就可以制備精美的工藝瑰寶，流傳至今。

一般來說，粉體經(jīng)過成型后，通過燒結(jié)得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。給人類美的享受。它的燒結(jié)過程直接影響顯微結(jié)構(gòu)中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布。無機(jī)材料的性能不僅與材料組成（化學(xué)組成與礦物組成）有關(guān)，還與材料的顯微結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。但這種燒結(jié)方法只停留在觀賞。在1956年，美國(guó)的AlliegroRA等人發(fā)現(xiàn)，加入某一物質(zhì)可以使熱壓燒結(jié)碳化硅中發(fā)生促進(jìn)燒結(jié)的作用，此后，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，許多物質(zhì)如：Al、Fe、Cr、Ca、Ni、Al+Fe、Zr和Mn等能夠促進(jìn)碳化硅的燒結(jié)過程。1975年，Prochazka S 等人在碳化硅坯體中加入不同的兩種物質(zhì)，通過無壓固相燒結(jié)成功制備出碳化硅陶瓷。ProchazkaS等人的實(shí)驗(yàn)采用的是高純的亞微米級(jí)β-SiC粉體，并在其中加入少量不同的兩種物質(zhì)，他們的研究結(jié)果對(duì)無壓燒結(jié)法的機(jī)理帶來了重要的影響因素，實(shí)驗(yàn)證明碳化硅的坯體通過固相燒結(jié)致密化，β-SiC在燒結(jié)過程中產(chǎn)生相變并發(fā)生晶粒長(zhǎng)大，這種晶粒的大小與陶瓷的強(qiáng)度有關(guān)。由于碳化硅是高熔點(diǎn)的強(qiáng)共價(jià)鍵材料，這項(xiàng)研究結(jié)果報(bào)道后引起了許多研究者大量的關(guān)注，并且對(duì)碳化硅燒結(jié)過程的研究論文得到大量的引用。在 ProchazkaS的研究成果發(fā)表后不久，人們就發(fā)現(xiàn) 加入不同的兩種物質(zhì)對(duì)β-SiC的燒結(jié)促進(jìn)作用同樣適用于α-SiC。因此，使大部分碳化硅陶瓷產(chǎn)品得到大量應(yīng)用。

3.液相燒結(jié)法制備陶瓷與應(yīng)用

液相燒結(jié)法最早應(yīng)用在7000年前，那就是古人用粘土燒制磚塊。開發(fā)液相燒結(jié)技術(shù)是由愛迪生發(fā)明的電燈絲所驅(qū)動(dòng)。碳化硅的液相燒結(jié)開始于1975年，LangeFF首次在碳化硅的熱壓燒結(jié)過程中加入了部分氧化鋁以促進(jìn)碳化硅坯體的致密化。當(dāng)今的利用高新技術(shù)廣泛采用液相燒結(jié)技術(shù)制造陶瓷，壓電陶瓷，鐵氧體和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。Al2O3在高溫下與SiC粉料顆粒表面的SiO2反應(yīng)形成液相，成為碳化硅顆粒之間的晶間相，通過液相傳質(zhì)過程使坯體致密化。

與添加不同的兩種物質(zhì)的碳化硅固相燒結(jié)不同的是，利用液相燒結(jié)過程中需要燒結(jié)助劑較少，這種添加劑的添加量通常只有百分之幾，盡管用量較少，但在燒結(jié)完成后的晶間相中仍然會(huì)殘留較多的氧化物。因此，液相燒結(jié)碳化硅的斷裂方式通常是沿晶斷裂，具有較高的強(qiáng)度和斷裂韌性。ShinozakiSS和SuzukiK等人通過加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于3%的Al2O3，分別采用無壓燒結(jié)和無壓燒結(jié)與熱等靜壓相結(jié)合的辦法，系統(tǒng)地研究了它們的組織和力學(xué)性能。通過一系列不同的燒結(jié)制度，研究了晶粒生長(zhǎng)、密度、強(qiáng)度和韋伯模數(shù)（強(qiáng)度分布的模數(shù)）的變化情況，并指出了晶粒的縱橫比與斷裂韌性之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了碳化硅陶瓷微觀組織的原位控制技術(shù)。

4.結(jié)語

碳化硅材料因其優(yōu)良的性能而得到越來越廣泛的應(yīng)用，不同制備工藝制得的產(chǎn)品性能有一定的差別。反應(yīng)燒結(jié)法具有燒結(jié)溫度低的優(yōu)點(diǎn)，但燒結(jié)過程中會(huì)在坯體中留有部分殘余硅，使材料的服役溫度下降。液相燒結(jié)可以制備出不含殘余硅的碳化硅陶瓷，但由于碳化硅的強(qiáng)共價(jià)鍵性，必須在坯體中加入氧化鋁等作為燒結(jié)助劑形成液相才能使碳化硅坯體致密化。熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)和火花等離子體燒結(jié)碳化硅性能較高，其密度和強(qiáng)度通常要高于無壓燒結(jié)，但在燒結(jié)過程也都需要加入B、C等作為添加劑促進(jìn)坯體的燒結(jié)致密化且生產(chǎn)成本高，不適于制備異型件?？梢詫?shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，滿足工業(yè)和工程應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο嚓P(guān)材料日益苛刻的性能要求。

【參考文獻(xiàn)】

陶瓷顏料范文第3篇

關(guān)鍵詞：分散劑復(fù)配；陶瓷分散劑；靜電效應(yīng)與空間穩(wěn)定效應(yīng)；分散穩(wěn)定性

1 引言

陶瓷的分散均勻性是影響陶瓷產(chǎn)品物理性能的重要因素[1-3]，分散劑的加入會(huì)大大改善陶瓷漿料的分散均勻性。傳統(tǒng)的陶瓷分散劑價(jià)格低、易購買，但用量大、穩(wěn)定分散效果不佳，分散作用十分有限。而一般的有機(jī)分散劑效果相對(duì)好，用量也較多，價(jià)格貴[4-5]。利用復(fù)配技術(shù)將幾種分散劑復(fù)合使用是降低用量、提高性能、降低成本的有效途徑，往往具有最好的效果[6-10]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

本實(shí)驗(yàn)所用的主要原料是廣東佛山某陶瓷有限公司的衛(wèi)浴陶瓷原料，該原料的主要礦物組成為黑泥 55% 、長(zhǎng)石 30%、石英 15%。原料的化學(xué)組成見表1。本文所采用的實(shí)驗(yàn)儀器有NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、GMJ2-30L罐磨機(jī)、KM1單瓶快速球磨、電動(dòng)攪拌機(jī)、涂4福特杯、電熱鼓風(fēng)機(jī)、篩子（325目）、TG705型電子天平。本文所采用的實(shí)驗(yàn)藥品有硅酸納、三聚磷酸鈉 、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、草酸鈉、聚丙烯酸鈉。

2.2實(shí)驗(yàn)流程

復(fù)配試劑的工藝流程如圖1所示。

2.3實(shí)驗(yàn)方法

稱取489.73g黑泥（含水率27%）、195g長(zhǎng)石、97.5g石英，放入球磨罐內(nèi)，再加入已經(jīng)配制好的試劑，按一定先后順序加入。首先，先加入無機(jī)試劑，再加入有機(jī)試劑，并稍微搖勻使其充分滲入粉料中，盡可能減少損失；然后，加入定量的自來水，從而配制一定固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)(固含量)的懸浮液，設(shè)定球磨時(shí)間為150 min，停止球磨后倒出漿料，對(duì)漿料性能進(jìn)行測(cè)試。

在單一分散劑分散效果的基礎(chǔ)上，選擇兩種分散劑進(jìn)行復(fù)配，試驗(yàn)中選擇了無機(jī)分散劑與小分子有機(jī)分散劑，無機(jī)分散劑與高分子有機(jī)分散劑進(jìn)行復(fù)配，設(shè)計(jì)結(jié)果見表2、3。實(shí)驗(yàn)固含量為69%，球磨時(shí)間為150 min，分散劑加入總量為0.4%。

2.4漿料分散性能的研究

（1） 分散性測(cè)試

按表2、表3的配比使用不同用量的分散劑配置漿料，設(shè)定電動(dòng)攪拌機(jī)為1000 r/min，漿料剪切分散10 min，在室溫下用NDJ―1 旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)試漿料的黏度，作出黏度變化與分散劑用量的曲線圖。比較不同種類分散劑作用時(shí)，漿料的黏度變化。

（2） 流動(dòng)性測(cè)試

用4福特杯測(cè)試漿料的流出時(shí)間，列出流動(dòng)性對(duì)比表格。

（3） 穩(wěn)定性測(cè)試[7-9]

將分散劑用量最佳的漿料倒入50 mL量筒，分別記下t= 0 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min時(shí)刻懸浮液中顆粒層的沉降高度H，根據(jù)V=(Ht+2-Ht)/2計(jì)算沉降速率，做沉降速率對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線。選出分散性能較好的分散劑。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1黏度分析

3.1.1單一分散劑對(duì)黏度的影響

本實(shí)驗(yàn)所采用的單一分散劑對(duì)泥漿黏度的影響如圖1和圖2所示。減水性分散劑對(duì)泥漿黏度降低越多則減水分散效果越好。

由圖1可知，無機(jī)分散劑的用量在0.2%~0.4%之間時(shí)，隨著無機(jī)分散劑的加入，泥漿黏度先下降后增加，這是因?yàn)殡S著減水性分散劑用量的增加，系統(tǒng)的ζ電位增加，粒子間靜電排斥力增大，膠粒之間充分分散[9]，當(dāng)分散劑用量繼續(xù)增加時(shí)，兩個(gè)臨近的粒子間發(fā)生電位重合，雙電層厚度變薄，引力大于斥力，粒子相互靠攏發(fā)生團(tuán)聚出現(xiàn)絮凝，增加泥漿黏度。硅酸鈉的較好解凝用量范圍較寬，原因可能是硅酸鹽與泥漿中所含的SiO2成分相匹配性較好。

聚丙烯酸鈉是高分子減水性分散劑，其作用機(jī)理主要是靜電位阻效應(yīng)[7]。

從圖2中可以看出，聚丙烯酸鈉對(duì)于此黏土系統(tǒng)的用量在0.4%時(shí)，泥漿系統(tǒng)的黏度有一較大的突降，隨著分散劑用量的增加，黏度還在下降，但下降的幅度較小，且到0.7%的用量時(shí)黏度還未出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，可見聚丙烯酸鈉的用量范圍寬、減水力強(qiáng)。

3.1.2二組分復(fù)配分散劑對(duì)黏度的影響

聚丙烯酸鈉與無機(jī)分散劑復(fù)配后對(duì)泥漿黏度的影響如圖3所示。草酸鈉與無機(jī)分散劑復(fù)配后對(duì)泥漿的黏度影響如圖4所示。圖中的m1/m2表示兩種物質(zhì)的質(zhì)量之比。

從圖3可以看出，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉與聚丙烯酸鈉復(fù)配減水效果最好比例在1:3左右，六偏磷酸鈉在1:4左右，而硅酸鈉與聚丙烯酸鈉的最佳比例在1:2~1:3之間。比較這組實(shí)驗(yàn)得出：焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉分別與聚丙烯酸鈉復(fù)配的復(fù)合分散劑對(duì)泥漿的降黏效果最好，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉與聚丙烯酸鈉的復(fù)配比例較寬，硅酸鈉與聚丙烯酸鈉復(fù)配后，降黏幅度最大，生產(chǎn)使用時(shí)可優(yōu)先考慮這一組合。

從圖4中可以看出，各無機(jī)分散劑與草酸鈉復(fù)配之后效果最好的是三聚磷酸鈉和焦磷酸鈉兩種無機(jī)分散劑。三聚磷酸鈉與草酸鈉的復(fù)配比例在3:1時(shí)，降黏效果較好，焦磷酸鈉與草酸鈉的使用比例范圍較寬，比例的變化基本對(duì)泥漿黏度起伏無影響，且泥漿黏度都處于較低的水平。

比較圖3、圖4可知，采用無機(jī)分散劑與高分子分散劑進(jìn)行復(fù)配的復(fù)合分散劑減水效果好。

結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4可知，兩種分散劑復(fù)配之后，減水效果大大提高，尤其是無機(jī)分散劑與聚丙烯酸鈉高分子分散劑復(fù)配后的效果更突出。這主要是因?yàn)榫郾┧徕c是高分子分散劑，減水作用主要來自高聚物長(zhǎng)鏈的空間位阻效應(yīng)。硅酸鈉、焦磷酸鈉等無機(jī)分散劑的分散作用主要是靜電效應(yīng)，將兩種效應(yīng)的分散劑復(fù)配后，泥漿顆粒既吸附帶電離子，又吸附聚合物高分子，發(fā)揮靜電位阻復(fù)合效應(yīng)。

3.2 各減水性分散劑作用后泥漿的流動(dòng)性分析

將黏度最小時(shí)分散劑的使用量記為這組實(shí)驗(yàn)的最佳用量。

3.2.1各單一分散劑最佳用量使用時(shí)的泥漿流動(dòng)性。

如表3所示，不同分散劑對(duì)泥漿性能的影響差異很大，其中測(cè)試使用的無機(jī)分散劑中的三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉的分散效果較好，六偏磷酸鈉的效果一般。草酸鈉的減水效果不好，而球磨時(shí)泥漿分散的較快，可見草酸鈉易被泥漿顆粒吸附，但作用效果有限。高分子分散劑中聚丙烯酸鈉的解凝和分散效果均好。分析篩選試劑得出：無機(jī)分散劑的減水分散效果較好，有機(jī)小分子分散劑的減水分散效果較差，聚合物高分子分散劑的分散效果最好。

3.2.2復(fù)配分散劑在最佳用量時(shí)的泥漿流動(dòng)性

表4列出了不同復(fù)配成分的復(fù)合分散劑在最佳比例和用量時(shí)，對(duì)泥漿黏度、流動(dòng)性的影響，從表中可以看出聚丙烯酸鈉與焦磷酸鈉復(fù)合分散劑的流動(dòng)性最好，聚丙烯酸鈉與六偏磷酸鈉復(fù)合分散劑的流動(dòng)性最差。三聚磷酸鈉、草酸鈉復(fù)合型分散劑對(duì)泥漿的降黏作用較三聚磷酸鈉、聚丙烯酸鈉復(fù)合型分散劑差，但泥漿的流動(dòng)性較好，原因可能是因?yàn)椴菟徕c是小分子分散劑，不會(huì)在泥漿中形成架橋作用，聚丙烯酸鈉是高分子聚合物分散劑，形成架橋作用的幾率較大，而少量分子的架橋作用也會(huì)對(duì)泥漿的流動(dòng)性有一定影響

3.3分散劑對(duì)泥漿的分散穩(wěn)定性分析

3.3.1單一分散劑對(duì)泥漿的分散穩(wěn)定性

一定時(shí)間內(nèi)，漿料懸浮液沉降越慢，分散穩(wěn)定性越好。由于實(shí)驗(yàn)所用有機(jī)小分子分散劑的分散效果不理想，所以選擇無機(jī)分散劑和聚丙烯酸鈉高分子分散劑進(jìn)行分散穩(wěn)定性測(cè)試。比較圖5、圖6可知，經(jīng)分散劑處理的泥漿顆粒與未加分散劑的空白樣相比，沉降速率變慢，說明加入分散劑后，泥漿的分散穩(wěn)定性得到改善。

由圖6可知，加入各分散劑后泥漿的沉降規(guī)律基本一致，三聚磷酸鈉，焦磷酸鈉在沉降兩分鐘后的沉降速率較小，但沉降依然明顯。六偏磷酸鈉在沉降三分鐘后的沉降速率幾乎為零，原因可能是：六偏磷酸鈉的分子較大對(duì)泥漿顆粒吸附較快，所以達(dá)到分散穩(wěn)定所用時(shí)間較短。聚丙烯酸鈉在前三分鐘的沉降速率相對(duì)無機(jī)分散劑較慢，分散穩(wěn)定性好。

3.3.2復(fù)配分散劑的分散穩(wěn)定性

從前面的實(shí)驗(yàn)可知，聚丙烯酸鈉分別與焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉的復(fù)配組合的降黏作用較其他組合好，因此實(shí)驗(yàn)選擇此三種組合的復(fù)合分散劑，進(jìn)行泥漿的分散穩(wěn)定性比較。如圖7所示，這三種組合的復(fù)合分散劑的沉降速率隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉復(fù)合分散劑的沉降速率，在兩分鐘之后明顯較前兩種組合低，說明在這三個(gè)組合中，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的穩(wěn)定性較好，加之硅酸鈉的價(jià)格便宜，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，可以考慮這一組合。

3.4聚丙烯酸鈉、硅酸鈉復(fù)合分散劑對(duì)泥漿黏度的影響

從前面的實(shí)驗(yàn)得出，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的組合對(duì)泥漿的分散性能較好，最后以黏度為基礎(chǔ)，選擇聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的比例為2.5:1的復(fù)合分散劑，測(cè)定不同用量的這一復(fù)合分散劑對(duì)泥漿黏度的影響規(guī)律，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，當(dāng)聚丙烯酸鈉硅酸鈉與硅酸鈉復(fù)合分散劑用量為0.2%時(shí)泥漿的黏度出現(xiàn)突降，用量為0.4%時(shí)泥漿黏度很低，增加用量泥漿黏度繼續(xù)下降，但下降幅度不大。所以工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，選擇用量在0.4%~0.5%為宜。

4 結(jié)論

分散劑在陶瓷制造中起重要作用，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，加入分散劑有利于提高泥漿的分散穩(wěn)定性，降低泥漿黏度，改善泥漿的流動(dòng)性。對(duì)單一分散劑作用的效果和二元組合作用效果的實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明：

（1） 通過不同種類分散劑對(duì)泥漿的分散效果測(cè)定結(jié)果分析可知，有機(jī)高分子電解質(zhì)分散劑對(duì)實(shí)驗(yàn)所用泥漿的分散作用最佳。幾種分散效果較好的分散劑的分散作用從大到小排列如下：聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、硅酸鈉。

（2） 二元組合分散劑的解凝和分散效果比單一分散劑好，無機(jī)分散劑的減水效果比較好，但料漿的懸浮性普遍不好；高分子電解質(zhì)分散劑的解凝和分散穩(wěn)定性均好，且解凝范圍寬。

（3） 分散劑加入量有一個(gè)最佳范圍，加入量過少或過多，都會(huì)使影響料漿體系的穩(wěn)定性。研究表明：當(dāng)固含量為69％，無機(jī)分散劑加入量為0.2%~0.4%％時(shí)較好，聚丙烯酸鈉加入量為0.4%~0.7%。

（4） 二元復(fù)合分散劑中，聚丙烯酸鈉與無機(jī)分散劑的組合分散效果優(yōu)于小分子有機(jī)物與無機(jī)分散劑的組合，在所有的組合中聚丙烯酸鈉與硅酸鈉組合的復(fù)合分散劑分散效果最好。

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陶瓷顏料范文第4篇

【關(guān)鍵詞】新型材料；陶瓷；硬脆；超聲加工

【中圖分類號(hào)】G422.64 【文章標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1326-3587（2013）09-0002-02

高速發(fā)展的世界各國(guó)，金屬與非金屬硬脆材料的使用越來越廣泛，特別是具有高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，不易氧化特點(diǎn)的陶瓷材料需求日愈廣泛，但是工程陶瓷與其它硬脆材料一樣存在共同的缺點(diǎn)，即在具有高硬度的同時(shí)也具有極高的脆性，造成加工十分困難，特別是成形孔加工尤為困難，嚴(yán)重阻礙了陶瓷材料的應(yīng)用及推廣。因此，陶瓷等硬脆材料的加工技術(shù)值得探究。

一、新型材料的引入

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，新型材料在航空航天業(yè)、國(guó)防科技、生物工程及計(jì)算機(jī)工程等尖端領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，特別是核工業(yè)、兵器工業(yè)、航空航天業(yè)及化工、電子工業(yè)和現(xiàn)代化機(jī)械工業(yè)，對(duì)產(chǎn)品零件材料的性能有著各種各樣的高標(biāo)準(zhǔn)要求。從使用條件上看，有的要求能絕緣，有的要求高導(dǎo)電率；有的要求耐磨損、耐腐蝕；有的要求在高溫、高應(yīng)力狀態(tài)下工作。從材料的化學(xué)成份上看，僅僅只用一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵（灰口、可鍛、球墨）黑色金屬根本滿足不了現(xiàn)展的要求，還需用高強(qiáng)度鋼（高錳鋼、不銹鋼）、合金鋼（銅合金、鋁合金、鈦合金）及其它有色金屬。從材料的金相組織上看，不僅只用一般的鐵碳合金，局限于鐵素體、珠光體為主的普通鋼材，還需要用以索氏體、托氏體為主的中硬鋼和馬氏體淬硬鋼。從毛坯的制作方法來看，不僅使用冶煉方法制成金屬材料，而且使用粉末冶金和熱噴涂等方法制成金屬零件。更為常見的是，不僅大量使用金屬材料，還大量使用了各種非金屬材料，如石材、陶瓷、塑料、纖維和顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料。這些形形、各種各樣的新型材料如雨后春筍樣出現(xiàn)以順應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展需要。

二、國(guó)內(nèi)外對(duì)新型材料加工技術(shù)的探索

能滿足高端科學(xué)使用性能的新型材料如石英、光學(xué)玻璃、工程陶瓷等是因?yàn)樗鼈兙哂懈哂捕?、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有硬脆性缺點(diǎn)，使生產(chǎn)制造困難，被稱為“難加工材料”，加工難究其原因是：硬度高、強(qiáng)度高、脆性大、塑性低、導(dǎo)熱性低、有微觀的硬質(zhì)點(diǎn)或硬夾雜物、化學(xué)性質(zhì)活潑等導(dǎo)致切削過程中切削力加大，切削溫度增高，刀具磨損加劇，切屑難控制，加工工件表面出現(xiàn)裂紋，甚至崩碎，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量惡化，生產(chǎn)率低。傳統(tǒng)的加工方法根本不能滿足對(duì)這些材料零件的精密加工要求，因此對(duì)這些超硬材料的精密及超精密加工技術(shù)就成為各國(guó)加工技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

早在1927年，國(guó)外就有人首次提出了“超聲加工”的概念，20世紀(jì)50年代我國(guó)對(duì)超聲振動(dòng)磨削機(jī)理進(jìn)行了探索研究，并在1985年研制成功超聲旋轉(zhuǎn)加工機(jī)，到80年代后期提出了高效的超聲磨削復(fù)合加工方法，縱觀歷史，世界多國(guó)不斷的對(duì)新型材料進(jìn)行加工技術(shù)探究。以陶瓷材料為例，1993年美國(guó)堪薩斯洲大學(xué)有人提出了一種超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷材料去除率的理論模型，并驗(yàn)證了與普通磨削相同的條件下旋轉(zhuǎn)超聲加工工具具有低的切削力和相對(duì)高的材料去除率；美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)和內(nèi)華達(dá)大學(xué)對(duì)陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術(shù)進(jìn)行了研究，通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學(xué)特性對(duì)材料去除機(jī)理進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會(huì)引起陶瓷材料結(jié)構(gòu)的變化和晶粒的錯(cuò)位，而高沖擊力會(huì)導(dǎo)致中心裂紋和凹痕。內(nèi)布拉斯大學(xué)還分析了陶瓷精密超聲加工的機(jī)理、過程動(dòng)力學(xué)及發(fā)展趨勢(shì)，并詳細(xì)的討論了超聲技術(shù)在陶瓷加工方面的應(yīng)用情況。1998年左右我國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所有人對(duì)外圓磨床的改造進(jìn)行了超聲振動(dòng)內(nèi)圓磨削試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，能有效消除普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和崩坑現(xiàn)象，提高磨削精度及加工效率；隨后上海交大、天津大學(xué)、東北大學(xué)等多所大學(xué)對(duì)陶瓷材料的超聲振動(dòng)磨削加工進(jìn)行了深入研究，對(duì)加工中砂輪堵塞及自銳性進(jìn)行了分析，提出了高效的超聲磨削復(fù)合加工方法，使加工工件表面微裂紋大幅減少，表面質(zhì)量大大提高，加工效率是傳統(tǒng)的超聲加工的六倍以上，生產(chǎn)率大大提高。

由此看來，超聲振動(dòng)精密磨削技術(shù)就是能滿足像陶瓷這類硬脆材料的加工需要而發(fā)展起來的技術(shù)之一。超聲加工不但能加工硬脆的金屬材料，還能加工非金屬等硬脆材料，解決了超硬材料、難加工材料領(lǐng)域中的許多關(guān)鍵工藝問題，并取得良好的效果。

三、超聲振動(dòng)磨削加工原理及應(yīng)用

1、超聲振動(dòng)磨削加工原理

超聲振動(dòng)磨削加工原理是：由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電振蕩信號(hào)（一般為16～25KHz）經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換成超聲頻機(jī)械振動(dòng)，超聲振動(dòng)振幅由變幅桿放大后驅(qū)動(dòng)工具砂輪產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動(dòng)，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面，使工件成型。因此超聲波加工就是利用超聲振動(dòng)的工具，帶動(dòng)工件和工具間的磨料懸浮液，周期性的沖擊和拋磨工件的被加工部位，使其局部的材料被蝕除而成粉末，以對(duì)硬脆材料進(jìn)行穿孔、切割和研磨等加工。（如圖1所示）

2、應(yīng)用超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷

超聲加工技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)超聲波加工到旋轉(zhuǎn)超聲波加工的發(fā)展階段，旋轉(zhuǎn)式超聲加工是在傳統(tǒng)超聲加工的工具上疊加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種加工用水帶走了被去除的材料并冷卻了工具，不需要傳統(tǒng)超聲加工中的磨料懸浮液，因此，這種方法被廣泛應(yīng)用于超聲振動(dòng)磨削加工。

超聲旋轉(zhuǎn)加工原理是采用切削工具，如車刀、沖頭、壓頭之類都可以，如圖2所示，采用金剛石空心鉆工具以轉(zhuǎn)速為0—5300r/min的速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在超聲換能器作用下以頻率為20KHz作高頻振動(dòng)，與此同時(shí)工件以恒定的壓力向工具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，冷卻液從鉆芯由泵抽入，流過加工區(qū)，沖走碎屑并冷卻工具。

綜上所述，超聲旋轉(zhuǎn)加工實(shí)質(zhì)上就是將超聲振動(dòng)工具的錘擊運(yùn)動(dòng)和工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的磨削作用結(jié)合在一起，而材料的去除機(jī)理是傳統(tǒng)超聲加工和金剛石磨削材料去除機(jī)理的復(fù)合，即在超聲振動(dòng)沖擊（錘擊）下產(chǎn)生壓痕和碎裂、由切削工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為磨削過程的磨蝕、在超聲振動(dòng)和工具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生撕扯作用的拋磨（如圖3所示），通過錘擊、碎裂、磨蝕、撕扯這樣材料去除機(jī)理的組合，使超聲旋轉(zhuǎn)加工中材料去除率高于超聲加工和傳統(tǒng)金剛石磨削，通過抽出工具抽出超聲振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，可進(jìn)一步提高材料的去除率，同時(shí)在高頻振動(dòng)下工件表面層產(chǎn)生疲勞容易被磨削運(yùn)動(dòng)去除，且加工壓力小，是對(duì)陶瓷之類的硬脆材料比較理想的加工方法。

四、超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景

目前適用于硬脆材料加工的手段的主要有光刻加工、電火花加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術(shù)。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術(shù)相比，既不依賴于材料的導(dǎo)電性又沒有熱物理作用，與光刻加工相比可加工三維形狀，這決定了超聲加工技術(shù)在陶瓷、半導(dǎo)體硅等非金屬硬脆材料加工方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

盡管我國(guó)的旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)與先進(jìn)國(guó)家相比有較大差距，發(fā)展較緩慢，特別是先進(jìn)超聲機(jī)床的研制十分落后至今還沒找到市場(chǎng)化的數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床。但關(guān)于超聲加工機(jī)床中超聲電源的智能化、頻率跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)及功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)等方面和超聲振動(dòng)系統(tǒng)中大功率超聲換能器、多頻率工作點(diǎn)的換能器等復(fù)合換能器的功能模塊研究已取得了較大的發(fā)展，如何轉(zhuǎn)化這些研究成果推動(dòng)旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床的研制、完善機(jī)床性能仍需努力。國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與相繼開發(fā)的性能優(yōu)良的數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床其應(yīng)用也日趨工業(yè)化。

綜觀國(guó)內(nèi)外，超聲加工技術(shù)在不斷完善之中 ，正向著高精度、微細(xì)化發(fā)展，微細(xì)超聲加工技術(shù)有望成為微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的有力補(bǔ)充。超聲加工技術(shù)的發(fā)展及其取得的應(yīng)用成果是可喜的。展望未來，超聲加工技術(shù)的發(fā)展前景是美好的。

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陶瓷顏料范文第5篇

關(guān)鍵詞：石英陶瓷；延遲斷裂；保載；裂紋擴(kuò)展

1 前言

石英陶瓷是一種以石英玻璃碎料為原料，采用陶瓷材料制備工藝生產(chǎn)的一種非晶態(tài)材料。其制品廣泛應(yīng)用于玻璃、冶金和航空航天等領(lǐng)域。石英陶瓷在航天領(lǐng)域最多的應(yīng)用是制作導(dǎo)彈天線罩，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：良好的抗熱沖擊性能、低而穩(wěn)定的介電常數(shù)和損耗角正切、在高溫下很好的強(qiáng)度穩(wěn)定性、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等。

根據(jù)陶瓷材料的微裂紋理論，陶瓷材料的延遲破壞是由于材料中的裂紋在外加載荷和周圍環(huán)境的共同作用下，以亞臨界值擴(kuò)展到臨界值而引起的。延遲破壞時(shí)間就是裂紋擴(kuò)展所需的時(shí)間。石英陶瓷導(dǎo)彈天線罩產(chǎn)品在驗(yàn)收過程中必須經(jīng)歷沖壓篩選試驗(yàn)，在天線罩內(nèi)部充入一定氣壓并保持一定時(shí)間后泄壓，以篩選出不合格產(chǎn)品。但是，該充壓壓力對(duì)天線罩罩體強(qiáng)度的影響尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。導(dǎo)彈天線罩在導(dǎo)彈飛行過程中一直承受各種應(yīng)力，因此，對(duì)石英陶瓷天線罩材料的延遲破壞特性進(jìn)行研究是非常必要的。

2 實(shí)驗(yàn)條件

將石英陶瓷塊體材料切割、打磨成尺寸5×5×50mm 的條狀試樣，然后對(duì)試樣的受拉面進(jìn)行拋光，將受拉面的 2 條棱邊倒角 45°。在室溫條件下，在材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（Instron 5566 萬能試驗(yàn)機(jī)）上進(jìn)行保載試驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，跨距 40 mm，加載速度 0.5 mm/min。保載試驗(yàn)方法指給試樣加載一定載荷并保持該載荷一定時(shí)間后泄壓。

3 實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果與討論

3.1保載試驗(yàn)

本試驗(yàn)中，通過對(duì)石英陶瓷材料施加一定載荷，并保持該載荷一定時(shí)間后，測(cè)試材料的裂紋擴(kuò)展時(shí)間。由于導(dǎo)彈的飛行時(shí)間一般比較短，我們選擇的最長(zhǎng)保載時(shí)間設(shè)定為300s。根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)記錄，彎曲強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，石英陶瓷天線罩材料正常的斷裂載荷大部分在100～110N（對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度為50MPa以上）。本試驗(yàn)選擇在低于100N的多個(gè)不同載荷下進(jìn)行保載實(shí)驗(yàn)。

試驗(yàn)方案：隨機(jī)抽取30件石英陶瓷天線罩罩體，在每個(gè)罩體的大口端取樣本數(shù)48根，試樣尺寸為5550mm，作為一組，共30組。保載載荷分別定為90N、80N、70N、60N和50N，最長(zhǎng)保載時(shí)間為300s。

表1是30組樣品在保載試驗(yàn)中有樣品在保載過程中出現(xiàn)試樣斷裂的情況，其余樣品在保載試驗(yàn)過程中沒有發(fā)生斷裂。從表中數(shù)據(jù)可以看出，在90N、80N和70N的載荷下進(jìn)行保載的試樣，斷裂的試樣較多。隨著保載壓力降低，發(fā)生斷裂的樣品數(shù)量明顯減少。60N和50N的載荷，分別進(jìn)行了11組試樣的保載試驗(yàn)，每個(gè)載荷下分別只有兩組試樣有斷裂，斷裂的試樣根數(shù)也很少，斷裂試樣情況見表1。

陶瓷材料作為一種脆性材料，它的斷裂破壞主要是一種強(qiáng)度控制的現(xiàn)象。當(dāng)材料受載后，隨著受載時(shí)間的延長(zhǎng)，激活了材料中已存在的微裂紋，導(dǎo)致裂紋慢速擴(kuò)展，從而引起材料破壞。因此，裂紋慢擴(kuò)展對(duì)材料的強(qiáng)度及壽命有著重要的影響。

根據(jù)原子間結(jié)合力推導(dǎo)出的材料理論強(qiáng)度：?滓th=■,式中：E為彈性模量，a為平衡時(shí)的原子間距，?酌s為表面能。表面能可近似地表示為：?酌s=Ea/20，那么：?滓th≈E/5~E/10。但實(shí)際材料的強(qiáng)度只有理論強(qiáng)度的1/10~1/100。為此，1920年格里菲斯提出了脆性斷裂理論，該理論認(rèn)為，材料內(nèi)部存在原始裂紋，當(dāng)材料受力時(shí)，在裂紋的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果尖角處的應(yīng)力超過材料的理論強(qiáng)度時(shí)，裂紋就迅速擴(kuò)展，最后導(dǎo)致材料斷裂。

石英陶瓷材料試樣在受載過程中，隨著受載時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)于在試樣中已存在的微裂紋，載荷會(huì)導(dǎo)致裂紋慢速擴(kuò)展，當(dāng)裂紋尖端處的應(yīng)力超過材料的理論強(qiáng)度，那么裂紋會(huì)迅速擴(kuò)展，最終試樣斷裂。在裂紋受力慢速擴(kuò)展的過程中，由于試樣強(qiáng)度的差異，斷裂時(shí)間是有延遲的，所以會(huì)有不同的斷裂時(shí)間。也就是說，在保載過程中，裂紋尖角處所受的應(yīng)力只要沒有達(dá)到試樣的理論強(qiáng)度，那么試樣不會(huì)出現(xiàn)斷裂。

3.2保載試驗(yàn)對(duì)石英陶瓷強(qiáng)度的影響

為了研究石英陶瓷天線罩材料在承受某一低于其斷裂強(qiáng)度的恒定應(yīng)力作用后材料強(qiáng)度的變化，我們通過三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)試了22組經(jīng)50N、60N保載后未斷裂試樣的強(qiáng)度，在22組試樣對(duì)應(yīng)的天線罩罩體大口端按照3.1的相同取樣方法取樣，每組同樣取48根，進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，測(cè)得的強(qiáng)度平均值作為保載前強(qiáng)度值。

表2為22組試樣經(jīng)50N、60N保載前和保載后測(cè)試的強(qiáng)度變化（圖1是強(qiáng)度變化的分布圖）。從表2和圖1可以看出：經(jīng)50N、60N保載后，石英陶瓷材料強(qiáng)度值沒有發(fā)生下降趨勢(shì)，也就是說，在低于材料斷裂強(qiáng)度50%左右的載荷下進(jìn)行保載試驗(yàn)，在300s的保載時(shí)間內(nèi)，石英陶瓷材料試樣內(nèi)部裂紋沒有產(chǎn)生明顯的裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象，所以，我們認(rèn)為50N～60N對(duì)于石英陶瓷天線罩材料是相對(duì)安全的保載載荷（對(duì)應(yīng)抗彎強(qiáng)度測(cè)試斷裂載荷的45～50%）。該試驗(yàn)結(jié)果為石英陶瓷導(dǎo)彈天線罩的壓力篩選試驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

4結(jié)論

（1） 石英陶瓷材料試樣在低于其斷裂強(qiáng)度的恒定載荷作用下，隨著受載時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)于在試樣中已存在的微裂紋，載荷會(huì)導(dǎo)致裂紋慢速擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展速度與載荷大小密切相關(guān)，載荷越大，裂紋擴(kuò)展速度越快；

（2） 在低于材料斷裂強(qiáng)度約50%左右的載荷下進(jìn)行保載試驗(yàn)，在300s的保載時(shí)間內(nèi)，石英陶瓷材料試樣內(nèi)部裂紋沒有產(chǎn)生明顯的裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象。

（3） 用石英陶瓷材料制作的天線罩，外力低于60N時(shí)對(duì)于石英陶瓷天線罩材料是相對(duì)安全的保載載荷。

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