Приготовление порошкообразной массы
Порошкообразные керамические массы представляют собой высококонцентрированные дисперсные системы, состоящие из твердой, жидкой и газообразной фаз. Характерные особенности таких масс — незначительное содержание жидкой фазы, влажность всего 6—12%, малая связность и высокая сыпучесть. Используют порошкообразные массы для изготовления изделий способом полусухого и гидростатического прессования или приготовления пластичной массы при централизованном приготовлении массы.
Пресс-порошки должны удовлетворять требованиям, определяемым особенностями полусухого способа изготовления изделий.
Зерна порошков представляют собой агрегаты из частиц глинистых минералов или компонентов массы. От их формы, размера и соотношения зерен различных фракций зависит плотность упаковки при прессовании, определяющая важнейшие свойства готовых изделий — пористость, прочность, морозостойкость.
Правильный подбор зернового состава обеспечивает минимальное содержание воздуха в порошке — обычно до 30%, наименьшую среднюю плотность изделий при наивысшей их прочности и достаточной морозостойкости.
Сыпучесть (подвижность) порошков определяет способность их быстро заполнять формы различной конфигурации. Она зависит от зернового состава, формы зерна, средней плотности, наличия в порошке пластифицирующих добавок, влажности, содержания пыли, шероховатости поверхности зерен и сил сцепления.
При повышенном содержании крупных зерен, наличии зерен шамота или песка порошок становится более сыпучим, из него легче удаляется воздух при прессовании, порошок уплотняется более равномерно, но при этом требуется повышенное давление. Тонкие фракции увеличивают вязкость и уменьшают подвижность порошков, затрудняют прессование ввиду медленного удаления воздуха, увеличивают неравномерность уплотнения и среднюю плотность, а также возможность расслоения изделий— появление трещин. Окатанные зерна подвижнее острогранных. С повышением плотности зерен подвижность порошка увеличивается. Угол естественного откоса для керамических порошков 25—45°, но он достигает чаще 30—40°.
Влага снижает подвижность порошка. Влажность порошка обычно варьируется от 6 до 12%. Создавая водные пленки на поверхности зерен, влага в наибольшей мере проявляет роль связки при условии равномерного распределения ее в массе порошка. Влага уменьшает силы внутреннего трения при прессований, способствует большему сцеплению частиц и уплотнению порошка, снижает прессовое давление, повышает качество прессовок и готовых изделий.
При прессовании изделий из неравномерно увлажненного порошка создается рыхлая, неоднородная структура и на поверхности изделий возникают мелкие трещины. Объясняется это прежде всего тем, что процессы набухания различных по величине зерен не совпадают во времени. В крупных зернах эти процессы, как правило, заканчиваются с опозданием в отпрессованных изделиях, что приводит к возникновению внутренних напряжений, образованию трещин и рыхлой структуры. Завершению процессов набухания способствует прогрев пресс-порошка паром до 70—90° С. Считается, что нагрев массы при прессовании на каждые 10° С равноценен повышению ее влажности на 1%. Каждому значению оптимальной влажности пресс-порошка должна соответствовать определенная величина прессового давления.