成形與塑形

泥漿澆鑄(slip casting)

看一張紙巾碰到水窪:它把水吸走,把固體留下。泥漿澆鑄靠的正是這個原理,反過來用它來築牆。你把陶瓷粉末在水中的流動、穩定懸浮液——稱為泥漿(slip)——倒進一個用多孔石膏做的模具裡。石膏的細孔像海綿一樣,靠毛細吸力把水抽走。當水離開時,顆粒在模面上堆積並固結成一層結實的層,於是一道固體的牆從模面向內生長,就在你眼前。

它的動力學既漂亮又實用。石膏一開始喝水最快,接著隨著逐漸長厚的坯層自己成為水必須滲過的瓶頸而變慢。近似而言,坯壁厚度 L 隨時間的平方根成長:L 正比於 sqrt(t)。所以壁厚加倍要花四倍的時間——這就是大型泥漿澆鑄件要留在模裡數分鐘到數小時的原因。表現良好的泥漿是這裡的幕後英雄:它必須固含量高卻仍能像奶油般傾倒,這需要仔細的解絮(分散劑加上對的 pH)讓顆粒彼此排斥,好讓懸浮液黏度低又不沉降。

泥漿澆鑄是複雜中空形狀的古老主力,那些形狀沒有任何模具壓得出來:衛浴陶瓷(馬桶、面盆)、茶壺與人偶,以及在先進領域裡的坩堝、熱電偶保護管與渦輪組件。它的優點是模具便宜、形狀自由;代價是慢、耗人力,以及密度普通、有時不均的生坯。若泥漿分散不良,顆粒就堆得鬆散,而任何被困的氣泡或石膏碎屑都會變成燒成無法去除的缺陷。

要澆鑄一個薄壁氧化鋁坩堝,把固含量約 50 volume percent 的解絮 Al2O3 泥漿倒進石膏模。約 30 分鐘內石膏吸走水分,牆長到數毫米;接著把這個接近成品的坩堝乾燥、脫模、燒成。要把壁加厚一倍約需兩小時,因為厚度跟隨 sqrt(time)。

多孔石膏模從泥漿吸水,築起一道坯壁,其厚度隨時間的平方根成長。

泥漿必須穩定,而不只是濕的:解絮不良、發生絮凝的泥漿雖然澆鑄得快,卻堆得鬆散又不均,給出低而有梯度的生坯密度。讓它保持可傾倒的化學屬於膠體領域;泥漿澆鑄只是借用它。

又稱
注漿成形泥漿注模