ZrO2精细陶瓷材料湿法成型工艺概述
摘要
Zr02具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下为导体等良性质。在20世纪70年代出现了氧化锆陶瓷增韧材料，使氧化锆陶瓷材料的力学性能获得了大幅度的提高，极大的扩展了Zr02在结构陶瓷领域的应用。
本文主要介绍了论述了氧化锆精细陶瓷材料的湿法成型工艺的有关研究现状，分析了不同工艺方法的优缺点和应用领域。
关键词：氧化错；高性能陶瓷；制备；应用
就目前陶瓷制备工艺的发展水平来看，成型工艺在整个陶瓷材料的制备过程中起着承上启下的作用，是保证陶瓷材料及部件的性能可靠性及生产可重复性的关键，与规模化和工业化生产直接相关。下面介绍氧化锆精细陶瓷材料湿法成型较为常用的几种方法、
(1)注浆成型
注浆成型属于传统工艺，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)热压铸成型
热压铸成型是在较高温度下使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)混合，获得热压铸用的浆料，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，素坯再经高温烧结成瓷。热压铸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，否则会引起欠注和变形，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与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合，得到可以流动的粘稠浆料，把浆料加人流延机的料斗，用刮刀控制厚度，经加料嘴向传送带流出．烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料，为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物，要求严格控制工艺参数，否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低和不易剥离等缺陷。所用的有机物有毒性，会产生环境污染，应尽可能采用无毒或少毒体系，减少环境污染。
(4)直接凝固注模成型
直接凝固注模成型是由苏黎世联邦工学院开发的一种成型技术。将溶剂水、陶瓷粉体和有机添加剂充分混合形成静电稳定、低粘度、高固相含量的浆料，在其中加入可改变浆料pH值或增加电解质浓度的化学物质，然后将浆料注入到无孔模中。工艺过程中控制化学反应的进行，使注模前反应缓慢，浆料保持低粘度，注模后反应速度加快，使流态的浆料转变为固态的坯体。得到的生坯具有很好的机械性能，强度可以达5×103Pa。生坯经脱模、干燥、烧结后，形成所需形状的陶瓷部件。其优点是不需或只需少量的有机添加剂(小于1％)，坯体不需脱脂，密度均匀，相对密度高(55％～70％)，可以成型大尺寸、形状复杂的陶瓷部件。其缺点是添加剂价格昂贵，反应过程中一般有气体放出。
(5)注射成型
注射成型在20世纪70年代末80年代初开始应用于陶瓷零部件的成型。该方法通过添加大量有机物来实现瘠性物料的塑性成型，是陶瓷可塑成型工艺中最普遍的一种方法。在成形过程中，除了使用热塑性有机物(如聚乙烯、聚苯乙烯)或热固性有机物(如环氧树脂、酚醛树脂)，或水溶性的聚合物作为主要的粘结剂以外，还必须加入一定数量的增塑剂、润滑剂和偶联剂等工艺助剂，以改善陶瓷注射悬浮体的流动性，并保证注射成型坯体的质量。注射成型工艺具有自动化程度高、成型坯体尺寸精密等优点。但注射成型陶瓷部件的生坯中有机物含量多达50％(体积分数)，在后续烧结过程要排除这些有机物需要很长时间，甚至长达几天到数十天，而且容易造成质量缺陷。因此，排胶始终是制约其应用的一个关键环节，至今尚未完全突破。
(6)胶态注射成型
为解决传统注射成型工艺中有机物加入量大、排除困难等问题，清华大学创造性地提出了陶瓷胶态注射成型新工艺，并自主开发了胶态注射成型样机，实现了瘠性陶瓷料浆的注射成型。其基本思路是将液态成型与注射成型相结合，利用专用的注射成型设备和胶态原位凝固成型的固化技术，进行陶瓷材料的注射成型。这一新工艺，使用的有机物最多不超过4％(质量分数)，利用水基悬浮体中少量的有机单体或有机化合物在注人模具后快速诱发有机单体聚合生成有机网络骨架，将陶瓷粉体均匀包裹其中，不但使排胶时间大为缩短，同时也大大降低了排胶开裂的可能性。既具有胶态原位凝固成型坯体均匀性好，有机物含量低的特色，又具有注射成型自动化程度高的优点，是胶态成型工艺的一种质的升华，将成为高技术陶瓷走向产业化的希望所在。
不同的工艺方法试用与不同的领域和环境，只有采用事宜的方法，才能展现不同工艺的优越性，提高产品性能。同时，不断涌现的新技术也给我们更多的启示，为制造性能更为优良的材料提供新的思路和方法。
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