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氧化锆陶瓷的成型

氧化锆陶瓷白色,含雜質時呈黃色或灰色,一般含有HfO2,不易分離。在常壓下純ZrO2共有三種晶態。氧化锆陶瓷的生産要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體,氧化锆超細粉末的制備方法很多,氧化锆的提純主要有氯化和熱分解法、堿金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沈澱法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。




氧化锆陶瓷的成型有幹壓成型、等靜壓成型、注漿成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型、塑性擠壓成型、膠態凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與幹壓成型。

(1)注漿成型

注漿成型的成型过程包括物理脱水过程和化学凝聚过程,物理脱水通过多孔的石膏模的毛细作用排除浆料中的水分,化学凝聚过程是因为在石膏模表面CaSO4 的溶解生成的Ca2+提高了浆料中的离子强度,造成浆料的絮凝。在物理脱水和化学凝聚的作用下,陶瓷粉体颗粒在石膏模壁上沉积成型。注漿成型适合制备形状复杂的大型陶瓷部件,但坯体质量,包括外形、密度、强度等都较差,工人劳动强度大且不适合自动化作业。

(2)熱壓鑄成型

熱壓鑄成型是在较高温度下(60~100℃)使陶瓷粉體與粘結劑(石蠟)混合,获得热压铸用的料浆,浆料在压缩空气的作用下注入金属模具,保压冷却,脱模得到蜡坯,蜡坯在惰性粉料保护下脱蜡后得到素坯,素坯再经高温燒結成瓷。熱壓鑄成型的生坯尺寸精确,内部结构均匀,模具磨损较小,生产效率高,适合各种原料。蜡浆和模具的温度需严格控制,否则会引起欠注或变形,因此不适合用来制造大型部件,同时两步烧成工艺较为复杂,能耗较高。

(3)流延成型

流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機粘結劑、增塑劑、分散劑等充分混合,得到可以流動的粘稠漿料,把漿料加入流延機的料鬥,用刮刀控制厚度,經加料嘴向傳送帶流出,烘幹後得到膜坯。此工藝適合制備薄膜材料,爲了獲得較好的柔韌性而加入大量的有機物,要求嚴格控制工藝參數,否則易造成起皮、條紋、薄膜強度低或不易剝離等缺陷。所用的有機物有毒性,會産生環境汙染,應盡可能采用無毒或少毒體系,減少環境汙染。

      脱脂排胶

除了以干压为基础的成型技术外,其它工艺成型的产品都要进行脱脂排胶处理后方可入炉燒結,因为除干压成型外的其它工艺会在成型时在锆粉里加入一定比例的塑化剂,这些塑化剂在产品成型后就必须去除,不然会对燒結出的产品造成严重的品质影响。塑化剂主要为石蠟及其它高分子材料所构成,要求这些材料在一定温度下表现出具有很好的塑性与流动性,常温下则要有一定的韧性及强度。

      燒結

氧化锆陶瓷可采用的燒結方法通常有: ⑴无压燒結,热压燒結和反应热压燒結,热等静压燒結(HIP)微波燒結, 超高压燒結, 放电等离子体燒結(SPS)原位加压成型燒結等。常以无压燒結为主。




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