氧化锆坩埚的制作工艺是什么?氧化锆坩埚的制作工艺是一个复杂且精细的过程,涉及多个步骤和关键技术。以下是其制作工艺的主要步骤:
1.原料准备:
选择高纯度氧化锆粉末:这是制作氧化锆坩埚的基础材料,要求粉末具有高纯度、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄等特点。
添加助剂和稳定剂:为了改善氧化锆陶瓷的性能,如降低烧结温度、提高致密度和强度等,需要加入适量的助剂(如氧化镁、氧化钙、氧化钇等)和稳定剂。这些添加剂有助于控制氧化锆的晶型转变,减少因相变产生的体积变化而导致的损伤。
2.球磨混合:
将准备好的原料放入球磨罐中,加入适量的溶剂(水或有机溶剂),使用氧化锆或锆英砂球进行球磨混合。这一步骤旨在获得均匀的浆料,为后续成型做准备。
3.成型:
压片成型:适用于制作简单形状的氧化锆陶瓷。
注浆铸型:适用于制作复杂形状的氧化锆陶瓷。在较高温度下使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)混合,获得热压铸用的料浆,然后在压缩空气的作用下注入金属模具,保压冷却后脱模得到蜡坯,蜡坯再经高温烧结成瓷。
挤塑成型:也是常用的成型方法之一。
4.干燥:
将成型后的氧化锆坯体在适当温度下干燥,去除残留溶剂,避免后续烧结时气孔形成。
5.预烧结:
在800-1200℃温度范围内进行预烧结,以提高氧化锆坯体的机械强度,便于后续操作。
6.机加工(可选):
对预烧结后的氧化锆陶瓷进行机械加工,以满足特定的尺寸和形状要求。
7.烧结:
氧化锆陶瓷可采用多种烧结方法,包括无压烧结、热压烧结、反应热压烧结、热等静压烧结(HIP)、微波烧结、超高压烧结和放电等离子体烧结(SPS)等。其中,无压烧结是最常用的方法。
8.热处理(针对特定应用):
对于精密铸造用氧化锆坩埚等特定应用,还需要进行特定的热处理过程,以进一步改善材料性能。例如,通过分步热处理的方法,可以降低氧化锆坩埚的热膨胀系数,提高其抗热震性能。
总的来说,氧化锆坩埚的制作工艺是一个涉及多个学科领域的综合性过程,需要精确控制各个环节的参数和质量。随着科技的进步和工艺的不断优化,氧化锆坩埚的性能和应用范围将会进一步拓展。