氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷材料

氧化锆陶瓷材料
氧化锆陶瓷是一种新型的高性能陶瓷材料,具有优异的机械性能、化学稳定性
和生物相容性,因此在医疗、电子、化工等领域有着广泛的应用前景。
首先,氧化锆陶瓷材料具有优异的机械性能。
它的硬度高、强度大、耐磨损,
是传统金属材料的几倍甚至几十倍,因此可以用于制造高负荷、高速度、高精度的机械零部件,如轴承、刀具等。
同时,氧化锆陶瓷的断裂韧性也得到了显著提高,不易发生脆性断裂,具有较好的抗疲劳性能。
其次,氧化锆陶瓷材料具有良好的化学稳定性。
它在常温下对酸、碱等化学物
质具有很好的抵抗能力,不易发生腐蚀和氧化,因此可以用于制造化工设备、热交换器等耐腐蚀材料,延长设备的使用寿命,降低维护成本。
再次,氧化锆陶瓷材料具有优异的生物相容性。
它不会引起人体的排斥反应,
可以与人体组织良好地结合,因此被广泛应用于制造人工关节、牙科修复材料等医疗器械,提高了医疗器械的使用寿命和安全性。
总的来说,氧化锆陶瓷材料具有广阔的应用前景,但也存在着一些挑战和问题。
例如,氧化锆陶瓷的加工难度较大,制造成本较高,且在高温和高应力条件下容易发生相变而导致性能下降。
因此,今后需要进一步研究和改进氧化锆陶瓷材料的制备工艺和性能优化方法,以满足不同领域对材料性能的需求。
综上所述,氧化锆陶瓷材料具有优异的机械性能、化学稳定性和生物相容性,
有着广泛的应用前景,但也面临着一些挑战和问题。
我们期待在未来的研究中,能够进一步发挥其优势,克服其劣势,推动氧化锆陶瓷材料在各个领域的应用和发展。
氧化锆陶瓷硬度hrc

氧化锆陶瓷硬度hrc一、氧化锆陶瓷的定义与特性氧化锆陶瓷是一种由氧化锆制成的陶瓷材料。
它具有高温稳定性、耐腐蚀性、高硬度和优异的机械性能等特点。
由于其特殊的晶体结构和化学成分,氧化锆陶瓷可以用于多种领域,如航空航天、医疗器械、电子元器件等。
二、硬度的概念与测试方法硬度是描述材料抵抗外力或其表面抵抗划伤、压痕能力的指标。
常见的硬度测试方法有洛氏硬度(Rockwell Hardness)、维氏硬度(Vickers Hardness)和布氏硬度(Brinell Hardness)等。
其中,洛氏硬度是一种常用的硬度测试方法,通过在材料表面施加一定载荷后,测量在卸载后的残余深度来确定材料的硬度值。
三、氧化锆陶瓷的HRC硬度氧化锆陶瓷的硬度通常用HRC硬度来表示。
HRC是指洛氏硬度中的一种硬度计量标准,其数值越高,表示材料的硬度越大。
氧化锆陶瓷通常具有较高的HRC硬度,一般在60以上,甚至可以达到80左右,远高于一般金属材料的硬度。
四、氧化锆陶瓷硬度的影响因素氧化锆陶瓷的硬度受多种因素的影响。
首先,材料的晶体结构对硬度有重要影响,晶体结构的稳定性越高,材料的硬度越大。
其次,材料的纯度也会影响硬度,纯度越高,杂质越少,材料的硬度越高。
此外,氧化锆陶瓷的制备工艺、烧结温度和时间等因素也会对硬度产生影响。
五、氧化锆陶瓷硬度的应用氧化锆陶瓷由于其高硬度的特性,被广泛应用于各个领域。
在航空航天领域,氧化锆陶瓷可用于制造高温结构件,如涡轮叶片、燃烧室等。
在医疗器械领域,氧化锆陶瓷可用于制作牙科种植体、人工关节等。
在电子元器件领域,氧化锆陶瓷可用于制作电容器、压电陶瓷等。
此外,氧化锆陶瓷还可用于制作刀具、轴承等耐磨件。
氧化锆陶瓷具有较高的HRC硬度,其硬度受晶体结构、纯度、制备工艺等多种因素的影响。
由于其优异的硬度性能,氧化锆陶瓷在航空航天、医疗器械、电子元器件等领域得到广泛应用。
希望通过本文的介绍,读者对氧化锆陶瓷的硬度有更深入的了解。
ZrO2陶瓷

ΔH——单位体积的相变热
将ΔH=2.82108 J/m3、Tb=1170 ℃、t-ZrO2 和m-ZrO2的表面能1.46和0.55 J/m2代入公式 中,得到rc=15.3 nm。即t-ZrO2稳定存在的 临界尺寸为30.6 nm
表面能
使用Scherrer公式,由图5-4的XRD衍射谱可以计算晶粒尺寸。
2. 高温碱解法
3. 水热法
工艺流程:
– 锆盐溶液的水热处理→过滤→干燥(70 ℃ )
→ZrO2微粉/超细粉
水热反应条件:T>200℃,P=10MPa 设备:高压釜 原料:锆盐(ZrOCl2)溶液 化学反应: – ZrOCl2+H2O→ZrO2+HCl
4. 等离子体合成法
1)ZrSiO4粉体注入等离子弧反应室 ZrSiO4 ZrO2 + SiO2 + 2NaOH + H2O (煮沸) ZrO2 + Na2SiO3 洗涤 ZrO2粉体 2)等离子体加热粉体至2100-2300 ℃ ZrSiO4 c-ZrO2(10-100nm) + SiO2(liq) NaOH溶液处理 ZrO2粉体
3、单斜相和四方相之间相互转化
相变是无热的。即相变的量只随温度变化 而不随时间变化,为使相变进一步发生必 须增大相变驱动力,即进一步降低温度。 相变的结构转变是无扩散的。母相通过切 变来形成新相,通过原子的集体协调运动 来完成,相变后每个原子的近邻原子的种 类不变,原子的运动小于一个原子间距, 仅仅是Zr、O原子的较小的移动。 相变材料出现表面凸起。
正由于氧化锆有晶型转变和体积突变的特点, 因此单用纯氧化锆就很难制造出烧结且又不开裂的 制品。当向氧化锆中加入一些与Zr4+离子半径相差 在 12% 以 内 的 氧 化 物 , 如 CaO 、 MgO 、 Y2O3 、 CeO2 等,经高温处理后就可以得到从室温直至 2000℃以上都稳定的立方晶型的氧化锆固溶体,从 而消除了体积突变。
氧化锆陶瓷

11240氧化锆陶瓷编辑白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。
在常压下纯ZrO2共有三种晶态。
氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。
目录1简介2种类特点3粉体制备4生产工艺5应用6增韧方法1简介氧化锆陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic2种类特点纯ZrO2为白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。
世界上已探明的锆资源约为1900万吨,氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。
在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化:温度密度单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2) <950℃ 5.65g/cc四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2) 1200-2370℃ 6.10g/cc立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc上述三种晶态具有不同的理化特性,在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能,通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷,如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ),当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。
由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrysta,TZP)。
当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2,则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。
3粉体制备氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。
氧化锆陶瓷

抗弯强度 断裂韧性
Mpa
300
1/2
Mpam
4
350
400
700
1100
4.5
5
7
12
硬度
HRA
≥86
≥88
≥89
≥90 88-90
弹性模量 线膨胀系数
GPa
320
-6 X10 /k
350
390
300
220
6.5-11.2
最小可达剩余不平衡度
Gmm/kg
≤0.8
不平衡减少率
≥85%
氧化锆陶瓷是一种新型高技术陶瓷,它与传统的氧化铝陶瓷相比具有以下优点:
1、高强度,高断裂韧性和高硬度
2、优良的耐磨损性能
3、弹性模量和热膨胀系数与金属相近
4、低热导率。 氧化锆陶瓷具有相变增韧和微裂纹增韧,所以有很高的强度和韧性,被誉为“陶 瓷钢”,在所有陶瓷中它的断裂韧性是最高。具有优异的室温机械性能。在此基础上,我们对氧 化锆配方和工艺进行优化,获得了细晶结构的高硬度、高强度和高韧性的氧化锆陶瓷。高硬度、 高强度和高韧性就保证了氧化锆陶瓷比其它传统结构陶瓷具有不可比拟的耐磨性。具有细晶结构 的陶瓷通过加工可以获得很低的表面粗糙度(<0.1u m)。因而减少陶瓷表面的摩擦系数,从而 减少魔擦力,提高拉丝的质量(拉出的丝光滑无毛刺,且不易断丝)。氧化锆的这种细晶结构具 有自润滑作用,在拉丝时会越拉越光。氧化锆陶瓷的弹性模量和热膨胀系数与钢材相近,因而能 有机的与钢件组合成复合拉线轮,不会因受热膨胀不一致而造成损坏或炸裂。 使用证明氧化锆 陶瓷拉线轮是现代高速拉线机的理想配件。
陶瓷材质性能参数(ceramics performance paramcter)
99陶瓷化学成分

99陶瓷化学成分
99陶瓷,又称氧化锆陶瓷,其主要化学成分是氧化锆(ZrO2)。
氧化锆陶瓷具有高硬度、高耐磨性、高耐高温性能、化学稳定性好等优点。
除了氧化锆,99陶瓷中还包含少量的氧化钇(Y2O3),以调整陶瓷的性能。
氧化锆陶瓷的制备过程通常包括以下步骤:
1. 采购原料:购买高纯度的氧化锆矿石作为主要原料。
2. 粉碎和混合:将氧化锆矿石进行粉碎,然后与氧化钇等其他原料混合。
混合过程中,加入一定的结合剂(如水玻璃)以提高陶瓷粉体的塑性。
3. 成型:将混合好的陶瓷粉体进行成型,常用的成型方法有注浆成型、压制成型、挤压成型等。
4. 烧结:将成型后的陶瓷件进行高温烧结。
烧结过程中,氧化锆矿石和氧化钇等原料发生化学反应,形成高密度的氧化锆陶瓷。
5. 加工:烧结后的氧化锆陶瓷件进行打磨、抛光等加工工序,
以满足不同的使用要求。
6. 检验和包装:对加工好的氧化锆陶瓷件进行性能检测,确保其质量合格。
合格的陶瓷件进行包装,准备发往市场。
99陶瓷广泛应用于航空航天、化工、电子、医疗等领域,因其优异的性能而受到关注。
氧化锆陶瓷原料

氧化锆陶瓷原料
氧化锆陶瓷原料一般是指用于制备氧化锆陶瓷制品的原始材料。
氧化锆是一种无机化合物,化学式为ZrO2,具有高熔点、硬
度高、耐腐蚀等优良性能,因此广泛应用于陶瓷工业中。
氧化锆陶瓷原料主要包括以下几种:
1. 氧化锆粉:一般为白色结晶粉末状,具有高纯度、细度、均匀性等特点。
2. 氧化锆球:通常为球状颗粒,用于制备高密度、高硬度的氧化锆陶瓷制品。
3. 氧化锆颗粒:多为不规则颗粒状,用于制备氧化锆薄膜、涂层等。
4. 氧化锆原料浆料:一般为浓度较高的氧化锆粉末悬浮液,用于注模、涂敷等工艺。
以上是常见的氧化锆陶瓷原料,根据不同的应用需求和工艺要求,氧化锆陶瓷原料的特性和形态也会有所不同。
氧化锆陶瓷性能分析解析

氧化锆陶瓷性能分析解析1.力学性能:氧化锆陶瓷具有优异的力学性能,其强度和韧性较高。
高纯度氧化锆陶瓷的强度可达到1200MPa,而传统陶瓷材料(如氧化铝陶瓷)的强度一般在300MPa左右。
氧化锆陶瓷的高强度使其具有抗压、抗弯、抗拉等出色的机械性能,可用于承受高压、高载荷等恶劣环境下的工作。
2.化学性能:氧化锆陶瓷具有良好的化学稳定性,具备抗腐蚀性能。
氧化锆陶瓷在常见酸碱介质中具有良好的稳定性,能够抵抗大多数化学试剂的侵蚀。
此外,氧化锆陶瓷的表面不易附着或吸附其他物质,具备较好的抗粘附性能,能够有效地避免颗粒或液体等物质在表面上发生黏附、堵塞等问题。
3.热性能:氧化锆陶瓷具有良好的热性能,具备高熔点和较小的热膨胀系数。
氧化锆陶瓷的熔点约在2700℃左右,远高于其他常见陶瓷材料。
同时,氧化锆陶瓷的热膨胀系数较低,约为10×10^-6/℃,相比之下,氧化铝陶瓷的热膨胀系数约为8×10^-6/℃。
这种低热膨胀系数使氧化锆陶瓷具有较好的热稳定性,能够在高温环境下保持较好的尺寸稳定性。
4.导电性能:氧化锆陶瓷是一种绝缘材料,具备良好的绝缘性能。
在常规条件下,氧化锆陶瓷的电阻率较高,远远高于金属材料。
这一特性使得氧化锆陶瓷广泛应用于电子器件、高压绝缘和高温绝缘等领域。
此外,氧化锆陶瓷还具有良好的介电性能,在射频领域有广泛的应用。
总体而言,氧化锆陶瓷具有高强度、良好的化学稳定性、优异的热性能和良好的绝缘性能等优点,使其在航空航天、汽车制造、电子器件、生物医学和化工等领域得到广泛应用。
此外,氧化锆陶瓷还具备一定的透光性,能够适应一些特殊的应用场景。
然而,氧化锆陶瓷的生产工艺相对复杂,成本较高,因此在一些应用中还存在一定的局限性。
但随着相关技术的不断进步和发展,氧化锆陶瓷有望在更多领域发挥其独特的优势。
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氧化锆陶瓷一.简介1.氧化锆的性质:(1)含锆的矿石:斜锆石(ZrO2),锆英石(ZrO2 ·SiO2);(2)颜色:白色(高纯ZrO2);黄色或灰色(含少量杂质的ZrO2),常含二氧化铪杂质;(3)密度:5.65~6.27g/cm3;(4)熔点:2715℃。
(5)氧化锆具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。
2.氧化锆晶型转化和稳定化处理:在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化,如表1。
ZrO2四方相与单斜相之间的转变是马氏体相变,由于四方相转变为单斜相时有3~5%的体积膨胀和7~8%的切应变。
因此,纯ZrO2制品往往在生产过程(从高温到室温的冷却过程)中会发生t-ZrO2 转变为m-ZrO2的相变并伴随着体积变化而产生裂纹,甚至碎裂,因此无多大的工程价值。
但是,当加入适当的稳定剂(如Y2O3,MgO2,CaO,CeO2等)后,可以降低c-ZrO2 t-ZrO2→m-ZrO2的相变温度,使高温稳定的c-ZrO2 和t-ZrO2相也能在室温下稳定或亚稳定存在。
当加入的稳定剂足够多时,高温稳定的c-ZrO2可以一直保持到室温不发生相变。
进一步研究发现氧化锆发生马氏体相变时伴随着体积和形状的变化,能吸收能量,减缓裂纹尖端应力集中,阻止裂纹的扩展,提高陶瓷韧性。
因此氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到迅速发展,氧化锆相变增韧陶瓷有三种类型,分别为部分稳定氧化锆陶瓷;四方氧化锆多晶体陶瓷及氧化锆增韧陶瓷。
表1 在常压下纯ZrO2三种晶态(1)当ZrO2中稳定剂加入量在某一范围时,高温稳定的c-ZrO2通过适当温度下时效处理使c-ZrO2大晶粒(c相)中析出许多细小纺锤状的t-ZrO2(t相)晶粒,形成c相和t 相组成的双相组织结构。
其中c相是稳定的而t相是亚稳定的并一直保存到室温。
在外力诱导下有可能诱发t相到m相的马氏体相变并伴随体积膨胀,耗散部分能量、抵消了部分外力从而起到增韧作用,称为应力诱导相变增韧。
这种陶瓷称之为部分稳定氧化锆,当稳定剂为CaO、MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、Mg-PSZ、Y-PSZ等。
(2)当ZrO2中稳定剂加入量控制在适当量时可以使t-ZrO2以亚稳状态稳定保存到室温,那么块体氧化锆陶瓷的组织结构是亚稳的t- ZrO2细晶组成的四方氧化锆多晶体称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(。
在外力作用下可相变t-ZrO2发生相变,增韧不可相变的ZrO2基体,使陶瓷整体的断裂韧性改善。
当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2,则分别表示为Y-TZP 、Ce-TZP 等。
(3)如果在不同陶瓷基体中加入一定量的ZrO 2并使亚稳四方氧化锆多晶体均匀的弥散分布在陶瓷基体中,利用氧化锆相变增韧机制使陶瓷的韧性得到明显的改善。
这种氧化锆相变增韧陶瓷称为氧化锆(相变)增韧陶瓷(Zirconia Toughened Ceramics ,ZTC)。
如果陶瓷基体是Al2O3 、莫来石(Mullite )等,分别表示为ZTA 、ZTM 等。
图3.1 图3.2由图3.1可看出400℃时的ZrO 2非晶馒头峰峰顶与t-ZrO 2的具有最大峰强的(111)衍射峰相对应。
表明非晶态的近程有序结构与t-ZrO 2的晶体结构类似。
这种结构相近性,使得非晶态ZrO 2向t-ZrO 2的转变只需克服较小的晶格畸变能。
因此,ZrO 2凝胶中的非晶态更易向t-ZrO 2转变。
由图3.2可看出在128.6 ℃处有较强的吸热峰,是由于水解产物中的游离水、有机溶剂挥发或分解所致;在316 ℃有一个放热峰,根据XRD 衍射谱可知,这是无定形Gel 中结晶析出t-ZrO 2并释放结晶潜热产生的;而534 ℃左右的放热峰则是亚稳的t-ZrO 2→m-ZrO 2相变形成的。
二.氧化锆陶瓷粉体的制备:目前国内外采用的加工工艺主要有碱熔法、石灰烧结法、直接氯化法、等离子体法、电熔法和氟硅酸钠法等。
用传统工艺制备的ZrO 2是ZrO 2·8H 2O 化合物,是制备ZrO 2超细粉和其他ZrO2制品的原料。
随着高性能陶瓷材料的发展和纳米技术的兴起,制备高纯、超细ZrO2粉体的技术意义重大,研究其制备应用技术已成为当前的一个热点,现在较为通用的制备技术主要有:2.1水热法在高压釜内,锆盐(ZrOCl 2)和钇盐(Y(NO 3)3)溶液加入适当化学试剂,在高温 (>200℃)、高压(≈10MPa)下反应直接生成纳米级氧化锆颗粒,形成钇稳定的氧化锆固溶体。
其形成工艺流程图:2025303540455055 (-111)(111)(111) t-ZrO 2 m-ZrO 21000o C,1h 800o C,1h 600o C,1h Degrees two theta (CuK )☐☐☐ ☐400o C,1h 020*******80010000.00.10.2128.6 o C 10 o C /min 316.62 o C 534.91 o C T e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e (o C /m g )Temperature (o C )反应方程式为: ZrOCl2+ H2O →ZrO2+ HCl其反应的机理是:溶液中反应前驱物Zr(OH)4、Y(OH)3在水热条件下达到过饱和状态,从而析出溶解度更小、更稳定的ZrO2(Y2O3)相,二者溶解度之差便是反应进行的驱动力。
优点为粉料粒度极细,可达到纳米级,粒度分布窄,省去了高温煅烧工序,颗粒团聚程度小。
缺点为设备复杂昂贵,反应条件较苛刻,难于实现大规模工业化生产。
2.2共沉淀法化学共沉淀法和以共沉淀为基础的沉淀乳化法、微乳液沉淀反应法的主要工艺路线是:以适当的碱液如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、尿素等作沉淀剂(控制pH≈8~9),从ZrOCl2·8H2O 或Zr(NO3)4、Y(NO3)3(作为稳定剂)等盐溶液中沉淀析出含水氧化锆Zr(OH)4 (氢氧化锆凝胶)和Y(OH)3 (氢氧化钇凝胶),再经过过滤、洗涤、干燥、煅烧(600~900℃)等工序制得钇稳定的氧化锆粉体。
工艺流程图如下图所示:此法由于设备工艺简单,生产成本低廉,且易于获得纯度较高的纳米级超细粉体,因而被广泛采用。
目前国内大部分氧化锆生产企业,如九江泛美亚、深圳南玻、上海友特、广东宇田等,采用的都是这种方法。
但是共沉淀法的主要缺点是没有解决超细粉体的硬团聚问题,粉体的分散性差,烧结活性低。
2.3溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是被广泛采用的制备超细粉体的方法。
它是借助于胶体分散体系的制粉方法,形成几十纳米以下的Zr(OH)4胶体颗粒的稳定溶胶,再经适当处理形成包含大量水分的凝胶,最后经干燥脱水、煅烧制得氧化锆超细粉。
工艺流程图如下所示:此法的优点:(1)粒度细微,亚微米级或更细;(2)粒度分布窄;(3)纯度高,化学组成均匀,可达分子或原子尺度;(4)烧成温度比传统方法低400~500℃。
缺点:(1)原料成本高且对环境有污染;(2)处理过程的时间较长;(3)形成胶粒及凝胶过滤、洗涤过程不易控制。
2.4水解沉淀法水解沉淀法分为锆盐水解沉淀和锆醇盐水解沉淀两种方法。
(1)锆盐水解沉淀法是长时间地沸腾锆盐溶液,使之水解生成的挥发性酸不断蒸发除去,从而使如下水解反应平衡不断向右移动:然后经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等过程制得ZrO粉体。
工艺流程图如下图所示:2ZrOCl浓度控制在0.2~0.3mol/l。
此法的优点是操作简便,缺点是反应时间较长(>48小时),耗能较大,所得粉体也存在团聚现象。
(2)锆醇盐水解沉淀法是利用锆醇盐极易水解的特性,在适当pH值的水溶液中进行水解得到Zr(OH)4:然后经过过滤、干燥、粉碎、煅烧得到ZrO粉体。
工艺流程图如下图所示:2此法的优点是:(1)几乎全为一次粒子,团聚很少;(2)粒子的大小和形状均一;(3)化学纯度和相结构的单一性好。
缺点是原料制备工艺较为复杂,成本较高。
共沉淀法和水解沉淀法的最后工序都是煅烧,其温度越高,则粉体的晶粒度越大,团聚程度越高。
这是由于煅烧升温过程当完成了从非晶态转变为晶态的成核过程以后便开始了晶粒长大阶段,并且晶粒中成晶结构单元的扩散速度随温度升高而增大,相互靠近的颗粒容易形成团聚。
三.生产工艺3.1氧化锆陶瓷成型工艺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。
氧化锆陶瓷成型工艺主要有以下几种:3.1.1等价压成型等静压成型是在传统干压成型基础上发展起来的特种成型方法。
它利用流体传递压力,从各个方向均匀地向弹性模具内的粉体施加压力。
由于流体内部压力的一致性,粉体在各个方向承受的压力都一样,因此能避免坯体内密度的差别。
等静压成型有湿袋式等静压和干袋式等静压之分。
湿袋式等静压可以成型形状较为复杂的制品,但只能间歇作业。
干袋式等静压可以实现自动化连续作业,但只能成型截面为方形、圆形、管状等简单形状的制品。
等静压成型可以获得均匀致密的坯体,烧成收缩较小且各个方向均匀收缩,但设备较为复杂、昂贵,生产效率也不高,只适合生产特殊要求的材料。
3.1.2干压成型干压成型采用压力将陶瓷粉料压制成一定形状的坯体。
其实质是在外力作用下,粉体颗粒在模具内相互靠近,并借内摩擦力牢固地结合起来,保持一定的形状。
干压生坯中主要的缺陷为层裂,这是由于粉料之间的内摩擦以及粉料与模具壁之间的摩擦,造成坯体内部的压力损失。
干压成型优点是坯体尺寸准确,操作简单,便于实现机械化作业;干压生坯中水分和结合剂含量较少,干燥和烧成收缩较小。
它主要用来成型简单形状的制品,且长径比要小。
模具磨损造成的生产成本增高是干压成型的不足之处。
3.1.3注射成型注射成型最早应用于塑料制品的成型和金属模的成型。
此工艺是利用热塑性有机物低温固化或热固性有机物高温固化,将粉料与有机载体在专用的混练设备中混练,然后在高压下(几十到上百MPa)注入模具成型。
由于成型压力大,得到的坯体尺寸精确,光洁度高,结构致密;采用专门的成型装备,使生产效率大大提高。
上世纪七十年代末八十年代初开始将注射成型工艺应用于陶瓷零部件的成型,该工艺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。
在注射成型技术中,除了使用热塑性有机物(如聚乙烯、聚苯乙烯),热固性有机物(如环氧树脂、酚醛树脂),或者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。