氧化锆陶瓷的性能源于其晶体结构相变（纯氧化锆在不同温度下存在单斜相、四方相、立方相三种结构）但纯氧化锆在降温时会因相变产生体积膨胀（约 3-5%）导致陶瓷开裂。

氧化锆陶瓷的制备需经历 “粉体预处理→成型→烧结→后加工” 四大核心环节，工艺控制直接影响最终产品的密度、强度、精度：

1. 粉体预处理（关键前提：保证粉体质量）

原料选择：采用高纯度氧化锆粉体（纯度≥99.5%），并按比例添加稳定剂（如 3mol% 氧化钇，即 “3Y-ZrO₂”，最常用的工业型号），通过球磨（用氧化锆球避免杂质污染）实现均匀混合。

粉体改性：对混合后的粉体进行 “造粒”（添加少量粘结剂，如 PVA），制成流动性好的颗粒（粒径 50-200μm），便于后续成型时均匀填充模具，避免产品出现空洞。

2. 成型工艺（决定产品初步形状与密度）

根据产品尺寸、精度、批量需求，选择不同成型方式：

干压成型：适用于简单形状（如垫片、小尺寸轴承），将造粒后的粉体放入模具，通过液压机加压（10-30 MPa）成型，优点是效率高、成本低，缺点是复杂形状难以成型，密度均匀性较差。

等静压成型：适用于复杂形状或大尺寸产品（如陶瓷刀具、种植牙基台），将粉体装入弹性模具（如橡胶模），放入高压容器，通过液体（油或水）施加均匀压力（50-200 MPa），优点是密度均匀、产品强度高，缺点是效率较低、成本较高。

注射成型（CIM）：适用于精密、复杂形状产品（如电子连接器、手表表壳），将氧化锆粉体与高分子粘结剂（如石蜡、树脂）混合制成 “喂料”，通过注射机注入模具，冷却后得到 “生坯”，再通过 “脱脂”（去除粘结剂）后烧结，优点是精度高（可达 ±0.1mm）、适合批量生产，缺点是工艺复杂、脱脂周期长。

3. 烧结工艺（核心环节：提升产品密度与强度）

脱脂（仅注射成型需要）：将生坯放入脱脂炉，通过加热（100-600℃）或溶剂浸泡，去除其中的高分子粘结剂，避免烧结时粘结剂挥发导致产品开裂或变形。

烧结：将脱脂后的生坯或干压 / 等静压成型的生坯放入高温烧结炉（多为电炉或气氛炉），在1400-1600℃ 下保温数小时（具体温度和时间根据产品尺寸调整），使粉体颗粒充分扩散、融合，形成致密的陶瓷体（密度可达 6.0-6.1 g/cm³，接近理论密度的 98% 以上）。

关键控制：烧结过程需严格控制升温 / 降温速率（避免温差导致开裂），部分产品需在惰性气氛（如氮气）下烧结，防止高温下氧化或杂质污染。

4. 后加工（满足精密尺寸与表面要求）

切割 / 磨削：烧结后的陶瓷体硬度高，需用金刚石工具（如金刚石锯片、砂轮）进行切割、磨削，加工至设计尺寸（如将陶瓷棒切割成轴承环，或磨削出精密配合面）。

抛光：对表面光洁度要求高的产品（如手机后盖、光学窗口），需通过金刚石抛光液进行精细抛光，使表面粗糙度 Ra≤0.02μm，提升美观度和使用性能（如减少磨损、提高透光性）。

表面处理：部分应用需进行表面改性，如医疗植入物需进行 “喷砂”（增加表面粗糙度，提高与骨组织的结合力），或电子部件需进行 “镀膜”（如镀金属层实现导电）。