新鄉(xiāng)精密陶瓷加工工程
發(fā)布時間：2023-04-21 01:37:47
新鄉(xiāng)精密陶瓷加工工程
黏塑性成型工藝中的擠壓成型特別適合于制造截面致的陶瓷產(chǎn)品,特別是對長寬比大的管狀或棒狀產(chǎn)品更具有優(yōu)勢,并且成型的陶瓷坯件可大可小，實現(xiàn)連續(xù)化和機械化的批量生產(chǎn)。呈黏塑特性的熱壓鑄成型(國際上稱之為低壓注射成型)和注射成型是制備小型復(fù)雜形狀精密陶瓷零部件的有效方法，特別是注射壓力大成型密度高的陶瓷注射成型工藝近10年來在國內(nèi)外先進陶瓷產(chǎn)業(yè)中發(fā)展迅速;例如光纖連接器用氧化鋯陶瓷插芯和套簡、發(fā)動機用增壓器渦輪轉(zhuǎn)子、金鹵燈中球形陶瓷發(fā)光管大都采用陶瓷注射成型。陶瓷成型中的傳統(tǒng)注漿成型因工藝簡單，可制造形狀相當(dāng)復(fù)雜和尺寸較大的制品且成型坯體密度高，仍是結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品制造中不可或缺的一種主要成型方法。以漿料形態(tài)進行的流延成型除廣泛用于Al2O3、AIN等基板材料的制備，也用于燃料電池介質(zhì)薄膜，仿生疊層復(fù)合材料薄層的成型,并且由傳統(tǒng)的有機溶劑流延成型發(fā)展出環(huán)保的水基流延及凝膠流延多種方法。
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采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結(jié)劑。若采用半自動或全自動干壓成型，對氧化鋁陶瓷粉體有特別的工藝要求，需要采用噴霧造粒法對粉體進行處理、使其呈現(xiàn)圓球狀，以利于提高粉體流動性便于成型中自動充填模壁。此外，為減少粉料與模壁的摩擦，還需添加1～2%的潤滑劑，如硬脂酸，及粘結(jié)劑PVA。欲干壓成型時需對粉體噴霧造粒，其中引入聚乙烯醇作為粘結(jié)劑。上海某研究所開發(fā)一種水溶性石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結(jié)劑，在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒后的粉體需要具備流動性好、密度松散，流動角摩擦溫度小于30℃。顆粒級配比理想等條件，以獲得較大素坯密度。
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同時，還要控制好工藝的溫度，理想的方式是釉燒溫度確定比金屬陶瓷溫度低10℃，這樣能大大減小釉面發(fā)黑情況的出現(xiàn)。另外，通過改善黑色氧化鋁陶瓷表面的粗糙度也是一項有效的措施。改善氧化鋁陶瓷斷裂韌性的方式非常多，基本的一個思路是讓材料內(nèi)部出現(xiàn)長柱狀晶粒，本方法是通過在α-Al2O3中加入燒結(jié)助劑來實現(xiàn)的，長柱狀晶粒在材料內(nèi)部起到了纖維增強的作用，在斷裂過程中可能會出現(xiàn)橋接和拔出等增韌機制。同時，經(jīng)歷的這種顯微結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致出現(xiàn)穿晶斷裂的方式，斷裂能比沿晶斷裂的方式更大，因此，表現(xiàn)為材料的宏觀斷裂韌性較高，不含氟化物添加劑的Al2O3陶瓷在1500℃～1600℃下燒結(jié)時，不能生成氧化鋁柱晶，基本呈橢球狀或球狀。加入少量的氟化物，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，即可在組織內(nèi)部原位生成柱狀晶，這樣柱狀晶起到了纖維或晶須的強韌化作用。
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氧化鋯陶瓷存在三種晶型分別是單斜氧化鋯、四方氧化鋯和立方氧化鋯，并且這三種形態(tài)會隨著溫度的變化而相互轉(zhuǎn)換。在研磨運動時，隨著研磨盤和工件的相互摩擦，會使工件的溫度逐步升高，而研磨完成時，工件會逐步降溫，無疑這一溫度變化可能會影響氧化鋯晶型的變化。但是根據(jù)氧化鋯的特性，要達到1100℃才會發(fā)生轉(zhuǎn)換成四方，再冷卻過程中轉(zhuǎn)換成立方，所以只要我們控制住溫度，避免出現(xiàn)高溫，能避免出現(xiàn)這個問題。對于超薄氧化鋯陶瓷來說，容易碎裂，塌邊，由于它屬于晶體材料，太薄會導(dǎo)致工件無法承受研磨設(shè)備所帶來的磨削力，在摩擦擠壓等過程中發(fā)生晶體破碎是很容易的。采用新的氧化鋯陶瓷固定方式，測試出了加壓系統(tǒng)，固定系統(tǒng)的值，使工件和研磨盤達到佳貼合狀態(tài)，以至于氧化鋯陶瓷研磨時不會承受過大的磨削力而導(dǎo)致工件破碎。以上這些，氧化鋯陶瓷研磨加工技術(shù)難點，都是氧化鋯本身所具有的特性所帶來的。
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將顆粒狀陶瓷坯體致密化并形成固體材料的技術(shù)方法叫燒結(jié)。燒結(jié)即將坯體內(nèi)顆粒間空洞排除，將少量氣體及雜質(zhì)有機物排除，使顆粒之間相互生長結(jié)合，形成新的物質(zhì)的方法。燒成使用的加熱裝置廣泛使用電爐。除了常壓燒結(jié)即無壓燒結(jié)外，還有熱壓燒結(jié)及熱等靜壓燒結(jié)等。連續(xù)熱壓燒結(jié)雖然提高產(chǎn)量，但設(shè)備和模具費用太高，此外由于屬軸向受熱，制品長度受到限制。熱等靜壓燒成采用高溫高壓氣體作壓力傳遞介質(zhì)，具有各向均勻受熱之優(yōu)點，很適合形狀復(fù)雜制品的燒結(jié)。由于結(jié)構(gòu)均勻，材料性能比冷壓燒結(jié)提高30～50%。比一般熱壓燒結(jié)提高10-15%。因此，一些高附加值氧化鋁陶瓷產(chǎn)品或國防軍工需用的特殊零部件、如陶瓷軸承、反射鏡、核燃料及槍管等制品、場采用熱等靜壓燒成方法。此外，微波燒結(jié)法、電弧等離子燒結(jié)法、自蔓延燒結(jié)技術(shù)亦正在開發(fā)研究中。
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氧化鋯陶瓷加工的硬度。隨著現(xiàn)代人們生活水平提高，生活中的日常用品質(zhì)量要求也越高，包括平常用的餐具，氧化鋯陶瓷刀具和筷子受到人們的追捧。氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性，優(yōu)異的隔熱性能，熱膨脹系數(shù)接近于鋼等優(yōu)點，用它制作出來的餐具環(huán)保、安全。氧化鋯陶瓷的硬度是很高的，做刀具的3Y氧化鋯的硬度檢測報告給的數(shù)據(jù)是大于9，僅次于金剛石的說法是正確的，金剛石的硬度定義應(yīng)該是10，水晶的硬度應(yīng)是7左右，沒有氧化鋯的硬度大。純氧化鋯的分子量為123.22，理論密度是5.89g/cm3，熔點為2715℃。通常含有少量的氧化鉿，難以分離，但是對氧化鋯的性能沒有明顯的影響。氧化鋯有三種晶體形態(tài)：單斜、四方、立方晶相。常溫下氧化鋯只以單斜相出現(xiàn)，加熱到1100℃左右轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较?，加熱到更高溫度會轉(zhuǎn)化為立方相。