氧化鋯陶瓷優(yōu)缺點分析和燒結(jié)方法成型工藝介紹
氧化鋯陶瓷的優(yōu)點
1.在四種陶瓷球材料(Si3N4，SiC，Al2O3，ZrO2)、高硬度、高韌性、高抗彎強度和氧化鋯陶瓷密度5.95~6.05g/cm3中，氧化鋯的韌性最高，為8MPa·m1/2。
2.高耐磨性、低摩擦系數(shù)、耐磨性是氧化鋁陶瓷的15倍，摩擦系數(shù)僅為氧化鋁陶瓷的1≤2，研磨后表面光潔度較高，可達9以上，鏡面光滑，摩擦系數(shù)較小。
絕緣性好，耐腐蝕性強，無靜電，耐高溫，保溫性能優(yōu)良，熱膨脹系數(shù)接近鋼。
4.氧化鋯陶瓷具有自潤滑性，解決了潤滑介質(zhì)造成的污染和不便。
現(xiàn)在國內(nèi)的CPU散熱器中的氧化鋯陶瓷軸承——不銹鋼的軸和銅質(zhì)的軸套存在以下缺點：
一、氧化鋯陶瓷軸承不耐磨，使用中無法加油潤滑。
二、氧化鋯陶瓷軸承CPU散熱器大多高速運行，所以一般噪音大、易發(fā)熱，易造成風扇燒毀。
氧化鋯陶瓷的燒結(jié)方法通常如下：
1無壓燒結(jié)，2熱壓燒結(jié)和反應(yīng)熱壓燒結(jié)，3熱等靜壓燒結(jié)(HIP)，4微波燒結(jié)，5超高壓燒結(jié)，6放電等離子燒結(jié)(SPS)，7原位壓力成型燒結(jié)等。
氧化鋯陶瓷成型工藝介紹，氧化鋯陶瓷成型方式有哪些？氧化鋯陶瓷，ZrO2陶瓷，Zirconia Ceramic具有熔點和沸點高、硬度大、常溫下為絕緣體、而高溫下則具有導(dǎo)電性等優(yōu)良性質(zhì)，氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、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(tài)凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。工藝介紹氧化鋯陶瓷呈白色，含雜質(zhì)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(tài)。氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體，氧化鋯超細粉末的制備方法很多，氧化鋯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、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。氧化鋯陶瓷特點：具有優(yōu)良的耐磨損、耐化學(xué)腐蝕、高韌性、耐高溫、防磁性、高抗彎強度及優(yōu)異的隔熱性能等。
應(yīng)用領(lǐng)域1、功能陶瓷由于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。廣泛應(yīng)用于Y-TZP磨球、分散和研磨介質(zhì)、噴嘴、球閥球座、氧化鋯模具、微型風扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、服裝紐扣、表殼及表帶、手鏈及吊墜、滾珠軸承、高爾夫球的輕型擊球棒及其它室溫耐磨零器件等。
2、功能陶瓷其優(yōu)異的耐高溫性能作為感應(yīng)加熱管、耐火材料、發(fā)熱元件使用。氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數(shù)，主要應(yīng)用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和高溫發(fā)熱體等領(lǐng)域。
3、其他應(yīng)用氧化鋯在熱障涂層、催化劑載體、醫(yī)療、保健、耐火材料、紡織等領(lǐng)域正得到廣泛應(yīng)用。
成型分類氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、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(tài)凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。
1、注漿成型注漿成型的成型過程包括物理脫水過程和化學(xué)凝聚過程，物理脫水通過多孔的石膏模的毛細作用排除漿料中的水分，化學(xué)凝聚過程是因為在石膏模表面CaSO4 的溶解生成的Ca2+提高了漿料中的離子強度，造成漿料的絮凝。在物理脫水和化學(xué)凝聚的作用下，陶瓷粉體顆粒在石膏模壁上沉積成型。注漿成型適合制備形狀復(fù)雜的大型陶瓷部件，但坯體質(zhì)量，包括外形、密度、強度等都較差，工人勞動強度大且不適合自動化作業(yè)。
2、熱壓注成型熱壓注成型是在較高溫度下(60~100℃)使陶瓷粉體與粘結(jié)劑(石蠟)混合，獲得熱壓鑄用的料漿，漿料在壓縮空氣的作用下注入金屬模具，保壓冷卻，脫模得到蠟坯，蠟坯在惰性粉料保護下脫蠟后得到素坯，素坯再經(jīng)高溫燒結(jié)成瓷。熱壓注成型的生坯尺寸精確，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，模具磨損較小，生產(chǎn)效率高，適合各種原料。蠟漿和模具的溫度需嚴格控制，否則會引起欠注或變形，因此不適合用來制造大型部件，同時兩步燒成工藝較為復(fù)雜，能耗較高。
3、流延成型流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機粘結(jié)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斗，用刮刀控制厚度，經(jīng)加料嘴向傳送帶流出，烘干后得到膜坯。此工藝適合制備薄膜材料，為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(shù)，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，會產(chǎn)生環(huán)境污染，應(yīng)盡可能采用無毒或少毒體系，減少環(huán)境污染。
4、干壓成型
5、等靜壓成型
6、注射成型
7、塑性擠壓成型
8、膠態(tài)凝固成型
應(yīng)用領(lǐng)域：在結(jié)構(gòu)陶瓷方面，由于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，因此被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域。在功能陶瓷方面，其優(yōu)異的耐高溫性能作為感應(yīng)加熱管、耐火材料、發(fā)熱元件使用。氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數(shù)，主要應(yīng)用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）和高溫發(fā)熱體等領(lǐng)域。
氧化鋯陶瓷加工方法 氧化鋯陶瓷加工方法中，機械加工方法的效率高，因而在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，特別是金剛石砂輪磨削、研磨和拋光較為普遍。 氧化鋯陶瓷加工的主要問題 氧化鋯陶瓷加工雖然有許多方法，但加工成本高，加工效率低，加工精度差。其主要原因之一是陶瓷的硬度非常高。對于氧化鋯陶瓷未燒結(jié)或焙燒體主要用切削加工進行粗加工，燒結(jié)（把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的過程）后用磨削進行金加工。
根據(jù)氧化鋯陶瓷情況不同，也可以不經(jīng)加工，直接磨削加工燒結(jié)體使之達到設(shè)計精度（精確度)。就加工過程來說，氧化鋯陶瓷與金屬零件幾乎是相似的，但氧化鋯陶瓷的加工余量則大得多。未燒結(jié)或焙燒體陶瓷粗加工時，易于出現(xiàn)強度不足或表面加工缺陷問題，由于裝卡不充分等原因，而不能獲得所要求的最終加工形狀，由于燒結(jié)時不能保持收縮均勻，在粗加工時就要使尺寸不要太靠近最終尺寸，所以留有的精加工的余量就大，對于金屬加工，精加工余量如考慮熱變形和熱處理產(chǎn)生的黑皮，則應(yīng)盡可能留百分之幾毫米。對陶瓷加工來說，精加工余量則需有幾毫米甚至十幾毫米，加工余量大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本升高。 氧化鋯陶瓷加工的另一個問題是加工道具費用大切削加工需使用高價的燒結(jié)（把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的過程）金剛石、CBN刀具、精加工也是以金剛石砂輪為主，因此道具費用要高出金屬切削所用刀具數(shù)十倍至百倍。氧化鋯陶瓷的強度對于加工條件是敏感（感覺敏銳）的，難于實現(xiàn)高效率加工，所以氧化鋯陶瓷的加工成本相對于普通材料要高非常多。
1.在四種陶瓷球材料(Si3N4，SiC，Al2O3，ZrO2)、高硬度、高韌性、高抗彎強度和氧化鋯陶瓷密度5.95~6.05g/cm3中，氧化鋯的韌性最高，為8MPa·m1/2。
2.高耐磨性、低摩擦系數(shù)、耐磨性是氧化鋁陶瓷的15倍，摩擦系數(shù)僅為氧化鋁陶瓷的1≤2，研磨后表面光潔度較高，可達9以上，鏡面光滑，摩擦系數(shù)較小。
絕緣性好，耐腐蝕性強，無靜電，耐高溫，保溫性能優(yōu)良，熱膨脹系數(shù)接近鋼。
4.氧化鋯陶瓷具有自潤滑性，解決了潤滑介質(zhì)造成的污染和不便。
現(xiàn)在國內(nèi)的CPU散熱器中的氧化鋯陶瓷軸承——不銹鋼的軸和銅質(zhì)的軸套存在以下缺點：
一、氧化鋯陶瓷軸承不耐磨，使用中無法加油潤滑。
二、氧化鋯陶瓷軸承CPU散熱器大多高速運行，所以一般噪音大、易發(fā)熱，易造成風扇燒毀。
氧化鋯陶瓷的燒結(jié)方法通常如下：
1無壓燒結(jié)，2熱壓燒結(jié)和反應(yīng)熱壓燒結(jié)，3熱等靜壓燒結(jié)(HIP)，4微波燒結(jié)，5超高壓燒結(jié)，6放電等離子燒結(jié)(SPS)，7原位壓力成型燒結(jié)等。
氧化鋯陶瓷成型工藝介紹，氧化鋯陶瓷成型方式有哪些？氧化鋯陶瓷，ZrO2陶瓷，Zirconia Ceramic具有熔點和沸點高、硬度大、常溫下為絕緣體、而高溫下則具有導(dǎo)電性等優(yōu)良性質(zhì)，氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、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(tài)凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。工藝介紹氧化鋯陶瓷呈白色，含雜質(zhì)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(tài)。氧化鋯陶瓷的生產(chǎn)要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體，氧化鋯超細粉末的制備方法很多，氧化鋯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、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。氧化鋯陶瓷特點：具有優(yōu)良的耐磨損、耐化學(xué)腐蝕、高韌性、耐高溫、防磁性、高抗彎強度及優(yōu)異的隔熱性能等。
應(yīng)用領(lǐng)域1、功能陶瓷由于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。廣泛應(yīng)用于Y-TZP磨球、分散和研磨介質(zhì)、噴嘴、球閥球座、氧化鋯模具、微型風扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、服裝紐扣、表殼及表帶、手鏈及吊墜、滾珠軸承、高爾夫球的輕型擊球棒及其它室溫耐磨零器件等。
2、功能陶瓷其優(yōu)異的耐高溫性能作為感應(yīng)加熱管、耐火材料、發(fā)熱元件使用。氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數(shù)，主要應(yīng)用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和高溫發(fā)熱體等領(lǐng)域。
3、其他應(yīng)用氧化鋯在熱障涂層、催化劑載體、醫(yī)療、保健、耐火材料、紡織等領(lǐng)域正得到廣泛應(yīng)用。
成型分類氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、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(tài)凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。
1、注漿成型注漿成型的成型過程包括物理脫水過程和化學(xué)凝聚過程，物理脫水通過多孔的石膏模的毛細作用排除漿料中的水分，化學(xué)凝聚過程是因為在石膏模表面CaSO4 的溶解生成的Ca2+提高了漿料中的離子強度，造成漿料的絮凝。在物理脫水和化學(xué)凝聚的作用下，陶瓷粉體顆粒在石膏模壁上沉積成型。注漿成型適合制備形狀復(fù)雜的大型陶瓷部件，但坯體質(zhì)量，包括外形、密度、強度等都較差，工人勞動強度大且不適合自動化作業(yè)。
2、熱壓注成型熱壓注成型是在較高溫度下(60~100℃)使陶瓷粉體與粘結(jié)劑(石蠟)混合，獲得熱壓鑄用的料漿，漿料在壓縮空氣的作用下注入金屬模具，保壓冷卻，脫模得到蠟坯，蠟坯在惰性粉料保護下脫蠟后得到素坯，素坯再經(jīng)高溫燒結(jié)成瓷。熱壓注成型的生坯尺寸精確，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，模具磨損較小，生產(chǎn)效率高，適合各種原料。蠟漿和模具的溫度需嚴格控制，否則會引起欠注或變形，因此不適合用來制造大型部件，同時兩步燒成工藝較為復(fù)雜，能耗較高。
3、流延成型流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機粘結(jié)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斗，用刮刀控制厚度，經(jīng)加料嘴向傳送帶流出，烘干后得到膜坯。此工藝適合制備薄膜材料，為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(shù)，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，會產(chǎn)生環(huán)境污染，應(yīng)盡可能采用無毒或少毒體系，減少環(huán)境污染。
4、干壓成型
5、等靜壓成型
6、注射成型
7、塑性擠壓成型
8、膠態(tài)凝固成型
應(yīng)用領(lǐng)域：在結(jié)構(gòu)陶瓷方面，由于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，因此被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域。在功能陶瓷方面，其優(yōu)異的耐高溫性能作為感應(yīng)加熱管、耐火材料、發(fā)熱元件使用。氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數(shù)，主要應(yīng)用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）和高溫發(fā)熱體等領(lǐng)域。
氧化鋯陶瓷加工方法 氧化鋯陶瓷加工方法中，機械加工方法的效率高，因而在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，特別是金剛石砂輪磨削、研磨和拋光較為普遍。 氧化鋯陶瓷加工的主要問題 氧化鋯陶瓷加工雖然有許多方法，但加工成本高，加工效率低，加工精度差。其主要原因之一是陶瓷的硬度非常高。對于氧化鋯陶瓷未燒結(jié)或焙燒體主要用切削加工進行粗加工，燒結(jié)（把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的過程）后用磨削進行金加工。
