基于光固化3D打印技术的陶瓷快速成形研究进展

光固化3D打印技术作为一种新型的陶瓷增材制造技术,为陶瓷零件的制备提供了新的方法,可以制备出高精度、高表面光洁度的复杂形状陶瓷零部件,已经受到了国内外广泛的关注。笔者主要介绍了光固化3D打印陶瓷技术的基本原理和发展现状,详细介绍了光固化3D打印技术在氧化铝、氧化锆和氮化硅的陶瓷材料领域的应用现状,并对今后陶瓷材料光固化3D打印技术的发展进行了展望。

Y_(3)Si_(2)C_(2)掺量对Si_(3)N_(4)陶瓷微观结构与力/热学性能的影响

Si_(3)N_(4)陶瓷具有优异的力学、化学、热学性能,在电子元器件散热与封装领域具有良好的应用前景。为制备高强度、高导热的Si_(3)N_(4)陶瓷,采用Y_(3)Si_(2)C_(2)-MgO二元复合烧结助剂,系统研究了Y_(3)Si_(2)C_(2)掺量与保温时间对Si_(3)N_(4)陶瓷致密度、力学性能及热导率的影响规律,并基于微观结构和物相组成分析阐释了Si_(3)N_(4)陶瓷力/热学性能的优化机制。研究结果表明:随着Y_(3)Si_(2)C_(2)掺量的增加,Si_(3)N_(4)陶瓷试样(保温时间分别为4 h和12 h)的热导率和弯曲强度均呈现先增大后降低的变化规律;保温4 h所制Si_(3)N_(4)陶瓷的弯曲强度主要受致密度的影响,保温12 h所制Si_(3)N_(4)陶瓷的弯曲强度主要受微观结构的均匀度及晶粒尺寸的影响;保温时间的延长有利于气体排出和晶粒生长,从而促进Si_(3)N_(4)陶瓷的致密化及热导率的提升。利用气压烧结(1900℃保温12 h),掺加1.5 mol%的Y_(3)Si_(2)C_(2)可制得致密度为99.0%、热导率为(106.80±2.64)W·m^(−1)·K^(−1)、弯曲强度为(590.21±25.69)MPa的Si_(3)N_(4)陶瓷,其具有优良的力/热学综合性能,有利于提升Si_(3)N_(4)陶瓷封装电子元器件的服役安全性与可靠性。

陶瓷喷墨打印调色原理与色彩管理

当前在陶瓷喷墨打印已成为建筑陶瓷产品主流图案施印方式的背景下,受限于陶瓷喷墨打印的特殊性,其色彩管理工作存在较大差异,具有典型的行业特征。笔者在介绍调色原理和陶瓷墨水的发色叠加特性的基础上,阐述了色彩管理工作的重要性和有效性,并引出了多色色彩管理的方案。

不同熔剂体系制备的陶瓷岩板及其性能

本文利用钾钠质与钙镁质原料配制了SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-K_(2)O(Na_(2)O)(K_(2)O-Na_(2)O)与SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO-MgO(CaO-MgO)体系陶瓷,系统探究了熔剂体系(CaO-MgO、K_(2)O-Na_(2)O)在不同烧结温度(1 110~1 210℃)下对陶瓷岩板烧结性能和力学性能的影响,并利用XRD和SEM研究陶瓷岩板的物相组成和显微结构演变规律。结果表明:CaO-MgO与K_(2)O-Na_(2)O体系陶瓷的最佳烧结温度分别为1 170、1 150℃,钙镁质原料的引入导致CaO-MgO体系陶瓷的烧成收缩率与体积密度均低于K_(2)O-Na_(2)O体系陶瓷,且CaO-MgO体系陶瓷中气孔尺寸与含量均大于K_(2)O-Na_(2)O体系陶瓷;钙镁质原料的引入会促进CaO-MgO体系陶瓷中钙长石与α-堇青石的形成,且可以大幅度提升CaO-MgO体系的结晶相含量(质量分数为75.66%,较K_(2)O-Na_(2)O体系高56%)。高结晶相含量导致的弥散强化效果大于气孔对强度的劣化作用,CaO-MgO体系的弯曲强度为(56.9±2.6) MPa、断裂功为(183.2±9.5) J/m^(2)、极限应变为(7.4±0.1)×10^(-4)、比强度为(24.9±1.1) kN·m·kg^(-1),较K_(2)O-Na_(2)O体系分别提高了15%、25%、11%、23%,这说明CaO-MgO熔剂体系陶瓷更加适用于高强韧、高柔性陶瓷岩板的制备。

一种仿螺钿装饰艺术陶瓷砖的研发

实验在建筑陶瓷瓷釉的表面开发了一种复配型印刷釉,通过降低釉料的始熔温度、提高釉熔体与金属颗粒的浸润性以形成保护层,有效解决了金属颗粒在釉中高温烧成过程被氧化而失去光泽的技术难题,实现了合金材料在建筑陶瓷釉面的螺钿纹理装饰效果,提升了抛光类瓷砖的艺术装饰性能。

镁铝尖晶石对全抛釉陶瓷釉面性能的影响

为提升全抛釉陶瓷产品的耐磨性能,在全抛釉中引入耐磨强化组元—镁铝尖晶石,探究了镁铝尖晶石掺量对全抛釉陶瓷光泽度、硬度、耐磨性、物相与微观结构的影响规律。研究结果表明:在全抛釉陶瓷产品制造工况下(低温快烧,辊道窑烧成温度1220℃,烧成周期40 min),随着镁铝尖晶石掺量的增加,全抛釉层中镁铝尖晶石含量逐渐提升,继而可有效提升全抛釉的硬度与耐磨性;但是镁铝尖晶石的引入,会增大全抛釉的烧成温度,导致全抛釉层中气孔含量与尺寸增加,不利于提升全抛釉的光泽度、发色性能以及防污性能;此外,控制适宜的镁铝尖晶石掺量可制得综合性能优异的全抛釉产品:当镁铝尖晶石的添加量为12wt%时,釉层综合性能最优,产品维氏硬度达到7.42 GPa,莫氏硬度5级,耐磨性达到4级(6000转),同时抛光后产品具有较高的光泽度(94°)和优良的发色(蓝黄黑色差值<3.2)与防污性能(5级),完全能够满足全抛釉陶瓷产品的使用需求。

建筑陶瓷生产废水的处理现状及发展方向

介绍了建筑陶瓷生产过程中的工艺用水情况、废水来源和类别及其处理工艺,从企业内部用水质量、用水排水环保要求、水平衡及节水措施出发,探讨干法制粉、连续球磨、湿法练泥制粉等生产工艺优化,湿法脱硫存在的问题,半干法或干法脱硫的脱硫工艺调整,过程管理中污水处理药剂投加量及种类等,以期减少生产过程耗水和降低回用水水质对产品的影响,提高水资源利用效率和提升陶瓷产品质量。

陶瓷岩板颜色稳定性研究

采用辊压成形的陶瓷岩板砖坯因表面光滑、致密性高、散热慢,喷完面釉后釉面容易起粉且不均匀,造成墨水在釉面渗透和扩散不均匀,最终导致产品产生色差、货不对板。笔者从干燥坯温、釉料的保水性和均匀性、窑炉烧成制度、生产操作等几个方面入手,分析产生变色的原因并进行改善。该研究发现,通过降低坯温、调整面釉生产工艺参数,控制窑炉的烧成温度和气氛的稳定,保证印油在釉料中的均匀性和准确性等操作可以有效减免色差、货不对板的产生。

建筑陶瓷行业的线上转型之路:挑战与对策

在全球化和技术革命的背景下,建筑陶瓷行业正面临前所未有的挑战与机遇。数字化转型对于建筑陶瓷企业实现持续增长和保持竞争力具有重要意义。笔者首先分析了建筑陶瓷行业所面临的挑战,包括消费体验复制、物流配送、市场与消费者教育以及线上线下渠道整合;同时还提出了相应的对策建议,包括提升消费者体验、构建电商平台、优化物流系统、强化客服支持和服务、实施数字化营销、实现线上与经销商关系平衡以及积极处理线上负面消息等;最后总结了实施线上转型策略的必要性,并强调了建筑陶瓷企业应对市场挑战和把握数字化转型机遇的重要性。

全抛釉陶瓷砖(板)耐磨性能综合评价方法研究

目前全抛釉陶瓷砖(板)产品在市场上占有很高的比例,但是由于釉面玻璃相含量较高,存在硬度低、耐磨性差等问题,使用过程中容易造成划痕和砖面磨损,同时国家标准中对全抛釉陶瓷砖的釉面硬度、耐磨性检测及评价较为宽泛。笔者从不同测试方法的角度探讨了釉面硬度及耐磨性能,提出单一的检测方法无法同时反映出有釉砖表面的硬度及耐磨性,需要建立多维综合评价方法。

可见光光催化陶瓷板对室内空气中甲醛的去除研究

笔者以纳米二氧化钛(TiO_(2))为光催化剂,制备纳米二氧化钛光催化涂层液,并采用喷涂的方式制备可见光光催化陶瓷板,探究其对室内空气中甲醛的去除效果。采用粉末X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对纳米二氧化钛及可见光光催化陶瓷板结构性质进行表征。探讨了涂层中二氧化钛含量、光照强度、光催化时间等对陶瓷板催化去除室内空气中甲醛的影响。实验结果表明,纳米二氧化钛均匀分布在涂层中,同时纳米二氧化钛涂层具有良好的耐洗刷性能,适当次数的洗刷有利于提高光催化性能;另外,涂层中二氧化钛含量、光照强度、光催化时间对室内空气中甲醛的光催化效率起到正向作用。由以上结果可知,本研究制备的可见光光催化陶瓷板涂层具有良好的耐久性并且具有优异的可见光光催化性能。

一种亮光仿电镀金属效果陶瓷釉的应用技术研究

通过利用该釉高温烧结过程中饱和析出金属颜色晶体,使陶瓷表面具有仿亮光金属电镀效果,可以强化陶瓷的表面装饰作用。同时该产品具有亮光的镜面效果,平整度好,产品坯釉层结合良好,热稳定性高,对紫外线和红外线有屏蔽作用,具有很好的反光隔热作用。同时有很高的耐磨性、良好的绝缘性和抗腐蚀性等特点,可以作为外墙隔热陶瓷材料以及内墙装饰用陶瓷材料使用。

建筑陶瓷砖抗热震性能研究

建筑陶瓷砖的抗热震性能影响其耐久性和安全性,同时也是其品质提升的重要因素,笔者阐述了不同的抗热震性能测试方法以及其优缺点,并进一步论述了陶瓷砖中莫来石相的微观形貌、坯体中晶粒和气孔尺寸、釉层与坯体间应力以及机械加工对抗热震性能的影响。

陶瓷行业碳排放源与碳减排路径分析

笔者从陶瓷行业碳排放源、碳排放核算方法以及碳减排路径这3个方面分析了陶瓷行业企业在“碳达峰、碳中和”背景下的应对策略,为陶瓷生产企业碳减排提供了一定的思路与借鉴意义。

浅谈建筑陶瓷的釉料损耗及其处理方案

陶瓷釉料是瓷砖生产过程中不可或缺的原料,具有遮盖、装饰等作用,根据其用途的不同主要分为面釉、抛釉、哑光釉和干粒釉等。釉料在加工和使用过程中会有一定的损耗,人们称之为釉料损耗,简称釉损。笔者结合建筑陶瓷的实际生产过程,简述釉料在加工和使用过程中的各种损耗及处理方案。

热弯陶瓷岩板生产常见问题探讨

笔者介绍了热弯陶瓷岩板生产工艺中常见的技术问题,探讨了陶瓷岩板热弯过程中的技术难题及对应解决措施,提高了热弯岩板的生产效率,使热弯陶瓷岩板能达到预期的特殊装饰效果。

FeWO_(4)结晶釉的取向生长控制及光催化活性研究

具有光催化活性的结晶釉结构对于陶瓷板材表面功能化具有重要的应用价值,但目前功能化表面结晶釉的结构控制及其生长方式对光活性的影响尚不明确。本研究以三氧化钨、硫酸亚铁、磷酸铝、高岭土等为原料,通过调控不同生长取向结构的FeWO_(4)结晶釉,在1080℃成功烧制出高亲核性晶面暴露的结晶釉。结果表明,不同取向的结晶釉釉层呈现不同的晶面暴露,取向生长的结晶釉可以提供更高的催化活性,同时可以促使高亲核性的(100)晶面暴露,从而提高陶瓷板表面的光催化性能。本研究可为光功能化结晶釉材料表面功能化的设计和调控提供理论和实践参考。

抛釉废渣在低吸水率釉面砖中的应用研究

低吸水率瓷砖是指吸水率在3%以下,包括瓷质砖和炻瓷砖。笔者利用抛釉废渣在低温下不发泡特性,研究了抛釉废渣在低吸水率釉面砖中的应用。研究表明,通过配方优化设计,抛釉废渣在配方中的使用量达40%以上,烧结温度在1 095℃以下,比普通低吸水率瓷砖的烧结温度降低达70℃以上。瓷质砖和炻瓷砖的生产可以采用不同配方系统,相同的烧成制度来实现,大大方便了烧成车间的操作。其结果表明,采用高掺量抛釉废渣配方生产低吸水率釉面砖的各项指标均符合国家标准,不仅可以实现陶瓷废料的循环利用,而且也实现了低温烧成,降低了生产能耗。

低成本氧化锌基抗菌材料的制备工艺技术研究

通过探究研磨、掺杂和煅烧等制备工艺对氧化锌基抗菌材料抗菌性能的影响规律,确定高效氧化锌基抗菌材料的最佳制备工艺,并实现其低成本制备。以氧化锌生锌为锌源材料、研磨粒径为d_(90)=0.181μm、煅烧温度为1100℃及掺杂HBO_(3)掺杂量为28%,可制得抗菌性能优异(抑菌圈最大3.8cm)的氧化锌基抗菌材料。通过上述优化工艺参数制备的氧化锌基抗菌材料,不仅抗菌效果优异,而且制备过程简单,综合使用成本低廉,有助于推进抗菌陶瓷砖工业化量产进程。

静电施釉成膜均匀性的工艺技术研究

笔者从工艺技术角度重点探究了陶瓷岩板生产过程中静电喷釉成膜均匀性的关键影响因素,以期为陶瓷岩板的实际生产提供理论指导与技术支撑。通过探究静电电压、旋转压力、雾化压力、往复机的速度及相邻两台往复机的启动时间间隔等因素对陶瓷岩板釉面质量的影响,确定静电施釉成膜均匀的最佳工艺参数为:静电电压V_(se)为-30 kV、旋转压力P_(x)为3 kg、雾化压力P_(w)为4.5 kg、往复机的速度V_(rc)为30 m/min及相邻两台往复机的启动时间间隔Δt为0.4 s。此时,静电施釉釉雾状态最稳定,釉面沉积率最高,无明显“S”型纹路,砖坯表面成膜最均匀,有效提高岩板等建材的产品的釉面品质。