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氧化锆陶瓷优缺点分析和烧结方法成型工艺介绍
  • 作者:    来源:宜兴市前锦特陶科技有限公司    时间:2019-8-12    点击:810
氧化锆陶瓷优缺点分析和烧结方法成型工艺介绍

 氧化锆陶瓷的优点

1.在四种陶瓷球材料(Si3N4,SiC,Al2O3,ZrO2)、高硬度、高韧性、高抗弯强度和氧化锆陶瓷密度5.95~6.05g/cm3中,氧化锆的韧性最高,为8MPa·m1/2。

2.高耐磨性、低摩擦系数、耐磨性是氧化铝陶瓷的15倍,摩擦系数仅为氧化铝陶瓷的1≤2,研磨后表面光洁度较高,可达9以上,镜面光滑,摩擦系数较小。

绝缘性好,耐腐蚀性强,无静电,耐高温,保温性能优良,热膨胀系数接近钢。

4.氧化锆陶瓷具有自润滑性,解决了润滑介质造成的污染和不便。

现在国内的CPU散热器中的氧化锆陶瓷轴承——不锈钢的轴和铜质的轴套存在以下缺点:

一、氧化锆陶瓷轴承不耐磨,使用中无法加油润滑。

二、氧化锆陶瓷轴承CPU散热器大多高速运行,所以一般噪音大、易发热,易造成风扇烧毁。


氧化锆陶瓷的烧结方法通常如下:

1无压烧结,2热压烧结和反应热压烧结,3热等静压烧结(HIP),4微波烧结,5超高压烧结,6放电等离子烧结(SPS),7原位压力成型烧结等。

氧化锆陶瓷成型工艺介绍,氧化锆陶瓷成型方式有哪些?氧化锆陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic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,氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。其中使用最广泛的是注塑与干压成型。工艺介绍氧化锆陶瓷呈白色,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。氧化锆陶瓷特点:具有优良的耐磨损、耐化学腐蚀、高韧性、耐高温、防磁性、高抗弯强度及优异的隔热性能等。
应用领域1、功能陶瓷由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性,优异的隔热性能,热膨胀系数接近于钢等优点。广泛应用于Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、服装纽扣、表壳及表带、手链及吊坠、滚珠轴承、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。
2、功能陶瓷其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数,主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和高温发热体等领域。
3、其他应用氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。
成型分类氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。其中使用最广泛的是注塑与干压成型。
1、注浆成型注浆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。注浆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、热压注成型热压注成型是在较高温度下(60~100℃)使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)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,素坯再经高温烧结成瓷。热压注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,把浆料加入流延机的料斗,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、薄膜强度低或不易剥离等缺陷。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、干压成型
5、等静压成型
6、注射成型
7、塑性挤压成型
8、胶态凝固成型
应用领域:在结构陶瓷方面,由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性,优异的隔热性能,热膨胀系数接近于钢等优点,因此被广泛应用于结构陶瓷领域。在功能陶瓷方面,其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数,主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和高温发热体等领域。

氧化锆陶瓷加工方法      氧化锆陶瓷加工方法中,机械加工方法的效率高,因而在工业上获得广泛应用,特别是金刚石砂轮磨削、研磨和抛光较为普遍。  氧化锆陶瓷加工的主要问题     氧化锆陶瓷加工虽然有许多方法,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。对于氧化锆陶瓷未烧结或焙烧体主要用切削加工进行粗加工,烧结(把粉状物料转变为致密体的过程)后用磨削进行金加工。     根据氧化锆陶瓷情况不同,也可以不经加工,直接磨削加工烧结体使之达到设计精度(精确度)。就加工过程来说,氧化锆陶瓷与金属零件几乎是相似的,但氧化锆陶瓷的加工余量则大得多。未烧结或焙烧体陶瓷粗加工时,易于出现强度不足或表面加工缺陷问题,由于装卡不充分等原因,而不能获得所要求的最终加工形状,由于烧结时不能保持收缩均匀,在粗加工时就要使尺寸不要太靠近最终尺寸,所以留有的精加工的余量就大,对于金属加工,精加工余量如考虑热变形和热处理产生的黑皮,则应尽可能留百分之几毫米。对陶瓷加工来说,精加工余量则需有几毫米甚至十几毫米,加工余量大,生产效率低,生产成本升高。     氧化锆陶瓷加工的另一个问题是加工道具费用大切削加工需使用高价的烧结(把粉状物料转变为致密体的过程)金刚石、CBN刀具、精加工也是以金刚石砂轮为主,因此道具费用要高出金属切削所用刀具数十倍至百倍。氧化锆陶瓷的强度对于加工条件是敏感(感觉敏锐)的,难于实现高效率加工,所以氧化锆陶瓷的加工成本相对于普通材料要高非常多。
  

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