氧化锆陶瓷是一种以氧化锆(ZrO₂)为主要成分的陶瓷材料,具有一系列优异的性能,在众多领域都有广泛的应用。
那么,关于氧化锆陶瓷的生产工艺流程是怎样的呢?
1、原料准备
基本原料选择:选用高纯度的氧化锆粉末作为基础原料,根据产品性能需求,可能还会添加少量的稳定剂,如氧化钇(Y₂O₃)、氧化钙(CaO)等,以提高氧化锆陶瓷的性能。
原料混合与研磨:将氧化锆粉末与稳定剂按照一定比例混合均匀,并通过研磨设备将原料颗粒研磨至合适的粒度,一般要求达到微米级甚至纳米级,以提高原料的活性和均匀性,有利于后续的成型和烧结过程。
2、成型
干压成型:将经过加工的原料粉末加入适量的粘结剂,制成具有一定流动性的坯料,然后放入模具中,在一定压力下使其成型。这种方法适用于制作形状简单、尺寸较大的陶瓷制品,如陶瓷刀具、陶瓷基片等。
等静压成型:对于一些形状复杂、尺寸精度要求高的制品,常采用等静压成型方法。将原料粉末装入弹性模具中,放入高压容器中,通过液体介质均匀施加压力,使坯料在各个方向上受到相同的压力而压实成型。
注射成型:把混合好的原料与适量的粘结剂、增塑剂等制成具有良好流动性的注射料,通过注射机注入模具型腔中成型。该方法能够生产出高精度、复杂形状的氧化锆陶瓷制品,适合大批量生产,如小型陶瓷零件、电子元件等。
流延成型:将氧化锆粉末与适量的溶剂、粘结剂、增塑剂等混合制成具有一定粘度的浆料,通过流延机将浆料均匀地涂覆在基带上,形成一定厚度的薄片,然后经过干燥、裁剪等工序制成所需的坯体,常用于制备超薄、大面积的陶瓷薄膜或基片。
3、烧结:将成型后的坯体放入高温炉中进行烧结,使其致密化。一般烧结温度在 1500 - 1800℃之间。在烧结过程中,坯体中的颗粒会发生扩散、颈缩等现象,孔隙逐渐减少,密度不断提高,从而获得较高的强度和硬度等性能。为了保证烧结质量,需要严格控制烧结温度、升温速率、保温时间以及烧结气氛等参数。
4、加工:烧结后的氧化锆陶瓷制品虽然已经具备了一定的形状和性能,但可能还需要进行进一步的加工才能满足实际应用的要求。常见的加工方法包括切割、研磨、抛光、钻孔等。通过这些加工工艺,可以精确控制陶瓷制品的尺寸和表面质量,使其达到所需的精度和光洁度。
5、后处理:根据产品的具体要求,可能还需要对加工后的氧化锆陶瓷进行后处理。例如,为了提高陶瓷表面的硬度和耐磨性,可以进行表面涂层处理;对于一些用于电子领域的陶瓷元件,可能需要进行电极制作、封装等后处理工序,以满足其电气性能和使用要求。