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氧化锆陶瓷成形前的原料处理工艺是怎样的?

时间:2025-02-09

  氧化锆陶瓷成形前的原料处理工艺是怎样的?氧化锆陶瓷具有高硬度、高强度、高韧性、耐高温、耐腐蚀等性能,在成形前对原料进行处理十分关键,能确保陶瓷的质量和性能。其原料处理工艺一般包括以下步骤:

  原料选择

  纯度:氧化锆原料的纯度对陶瓷的性能影响很大,一般根据应用需求选择合适纯度的氧化锆粉,如电子陶瓷等对纯度要求较高的领域,通常会选用纯度在 99.9% 以上的氧化锆粉。

  晶型:氧化锆有单斜晶、四方晶和立方晶三种晶相,不同晶型的氧化锆具有不同的性能。在原料选择时,需要根据陶瓷的具体用途来选择合适晶型的氧化锆,或通过添加剂来控制晶型转变。

  粒度:原料的粒度及其分布会影响陶瓷的成型和烧结性能。一般来说,较细且粒度分布均匀的氧化锆粉有利于提高陶瓷的致密度和性能。通常选用粒度在亚微米级甚至纳米级的氧化锆粉。

  添加剂加入

  稳定剂:纯氧化锆在加热和冷却过程中会发生晶相转变,伴随较大的体积变化,容易导致陶瓷开裂。因此,需要加入稳定剂,如氧化钇(Y₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等,抑制晶相转变,提高陶瓷的稳定性和韧性。稳定剂的加入量通常根据具体的配方和性能要求来确定。

  助熔剂:为了降低氧化锆陶瓷的烧结温度,改善烧结性能,可以加入适量的助熔剂,如二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)等。助熔剂可以在烧结过程中形成液相,促进颗粒的扩散和烧结致密化。

陶瓷阀座.jpg

  润滑剂和粘结剂:在成型过程中,为了提高坯体的成型性能和强度,需要加入润滑剂和粘结剂。常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡等,粘结剂有聚乙烯醇(PVA)、甲基纤维素等。这些添加剂可以改善原料的流动性和可塑性,防止坯体在成型过程中出现开裂和分层现象。

  混合与研磨

  混合:将氧化锆粉和各种添加剂按一定比例准确称量后,放入混合设备中进行充分混合。常用的混合设备有球磨机、搅拌磨、行星式混合机等。混合的目的是使各种原料均匀分布,确保陶瓷的成分均匀性。

  研磨:混合后的原料需要进行研磨,以进一步细化颗粒尺寸,提高原料的活性和分散性。研磨可以采用干法研磨或湿法研磨。干法研磨通常使用球磨机,操作简单,但研磨效率相对较低;湿法研磨是将原料与适量的溶剂(如水或酒精)混合后进行研磨,研磨效率高,且能更好地防止颗粒团聚。

  造粒

  目的:经过研磨后的氧化锆原料粉末通常粒度较细,流动性较差,不利于成型。造粒的目的是将细粉制成具有一定粒度和形状、流动性好的颗粒,便于后续的成型操作。

  方法:常用的造粒方法有喷雾造粒、压力造粒和滚动造粒等。喷雾造粒是将经过研磨和混合的浆料通过喷雾器喷入热空气中,使水分迅速蒸发,形成球形颗粒。这种方法造粒效果好,颗粒粒度均匀,流动性和填充性都比较好,是目前工业上应用最广泛的造粒方法。

陶瓷研磨环.jpg

  除铁

  原因:在原料处理过程中,设备的磨损等原因可能会引入铁杂质,铁杂质会影响氧化锆陶瓷的性能,如降低陶瓷的白度和电性能等。因此,需要对造粒后的原料进行除铁处理。

  方法:常用的除铁方法有磁选法、酸洗法等。磁选法是利用磁性设备将原料中的铁磁性杂质去除;酸洗法是将原料用酸溶液浸泡,使铁杂质溶解,然后通过过滤、洗涤等操作将其去除。


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