氧化铝陶瓷凭借 “硬、耐、稳” 的特性，成为现代工业中替代金属、塑料的关键材料，随着工艺进步，其在精密制造、新能源等领域的应用还在持续拓展。

氧化铝陶瓷的生产工艺需经过原料处理、成型、烧结等核心环节，不同工艺适用于不同形状、尺寸和性能要求的产品。

一、原料制备工艺

原料纯度和粒度直接影响最终产品性能，是生产的基础环节：

粉末制备

通常采用氧化铝粉末（纯度根据产品需求选择，如 95% 氧化铝陶瓷需纯度≥95% 的粉末），粒度多为微米级（1~5μm），超细粉末（纳米级）可提高烧结后致密度，但成本较高。

粉末需经过球磨（用氧化铝球或氧化锆球研磨）、混合（加入粘结剂、分散剂等助剂），制成均匀的浆料或粉体，确保后续成型均匀。

造粒

对于干压成型等工艺，需将粉末制成颗粒（粒径 0.1~1mm），通过喷雾干燥法实现：浆料经雾化后在热风中干燥，形成流动性好的球形颗粒，便于模具填充。

二、成型工艺（核心环节，决定产品形状）

根据产品复杂度、尺寸精度和批量需求，选择不同成型方法：

1. 干压成型

原理：将造粒后的粉体装入模具，通过压力机施加轴向压力（10~50MPa），压制成坯体（生坯）。

特点：

优势：工艺简单、效率高、成本低，适合批量生产。

局限：仅适用于简单形状（如圆片、圆柱、方块），且坯体密度不均匀（中心与边缘密度差异大），尺寸不宜过大（大型产品易开裂）。

应用：垫片、小型轴承、研磨球等。

2. 等静压成型

原理：将粉体装入弹性模具（如橡胶模），放入高压容器，通过液体介质（油或水）施加均匀的各向同性压力（50~300MPa），使粉体致密成型。

特点：

优势：坯体密度均匀（无方向性），可成型较大尺寸或复杂形状（如长棒、异形件），强度高于干压成型坯体。

局限：设备成本高，生产周期较长（装模、加压、脱模步骤多）。

应用：大型耐磨衬板、长条形热电偶保护管。

3. 注浆成型

原理：将陶瓷浆料（水分含量 30%~50%）注入石膏模具，模具吸附浆料中的水分，使浆料在模具内壁形成坯体，干燥后脱模。

分类：

实心注浆：模具无型芯，适合简单实心件；

空心注浆：模具带型芯，适合空心薄壁件（如管道、坩埚）。

特点：

优势：适合复杂形状、薄壁件（如异形管、腔体件），成本较低，模具（石膏模）易制作。

局限：坯体强度低（需缓慢干燥避免开裂），尺寸精度较低（石膏模易磨损），生产效率中等。

应用：实验室用坩埚、异形截面管道。

4. 注塑成型

原理：将陶瓷粉末与热塑性树脂（如聚乙烯、石蜡）混合，加热熔融后注入金属模具，冷却固化成型，脱脂（去除树脂）后烧结。

特点：

优势：可成型高精度、复杂异形件（如带小孔、凹槽的结构件），尺寸精度可达 ±0.1mm，适合批量生产。

局限：工艺复杂（需控制脱脂速率，避免坯体开裂），成本较高（金属模具昂贵）。

应用：电子连接器、精密齿轮、医疗器械部件。

5. 挤压成型

原理：将可塑性浆料（加入粘结剂后呈泥状）通过挤压机的模具口挤出，形成连续的条形、管状坯体，切割后干燥烧结。

特点：

优势：适合长条形、管状等规则截面产品（如陶瓷棒、管道），生产效率高，可连续成型。

局限：截面形状单一（受模具限制），复杂截面难以成型。

应用：陶瓷推杆、输送管道。

三、烧结工艺（关键性能提升环节）

烧结是将成型坯体在高温下加热，使颗粒间扩散、融合，形成致密结构的过程，直接影响陶瓷的强度、硬度等性能：

烧结温度：根据氧化铝含量调整，低铝陶瓷（75%）约 1400~1500℃，高铝陶瓷（99%）需 1600~1700℃。

气氛控制：通常在空气气氛中烧结（氧化铝化学性质稳定，不与氧气反应），特殊需求下（如含易氧化成分）可在惰性气氛（氮气）中进行。

升温速率：缓慢升温（5~10℃/min），避免坯体因热应力开裂；高温阶段（如 1500℃以上）保温 2~4 小时，确保颗粒充分融合。

冷却控制：缓慢冷却（尤其高铝陶瓷），减少内部应力，避免开裂。

四、后续加工工艺

烧结后的陶瓷硬度极高（莫氏硬度 9），需用特殊工具加工：

切割：金刚石砂轮片或激光切割；

打孔：金刚石钻头或超声波加工；

抛光：金刚石研磨膏抛光，可达镜面效果（Ra≤0.02μm），用于精密密封面或光学部件。