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你了解氧化锆陶瓷固体材料制备技术吗

日期: 2019-12-24
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氧化锆陶瓷固体材料包括致密固体材料和多孔固体材料等,氧化锆陶瓷制备技术主要针对致密固体材料。氧化锆陶瓷固体材料的制备包括粉体制备、粉体预处理、固体成型、固体热致密化等工艺过程,本文将介绍粉体预处理、固体成型、固体热致密化等工艺过程及其特点。

在氧化锆陶瓷固体材料制备过程中,当获得品质优良的陶瓷粉体之后,在成型之前还需要对所制备的陶瓷粉体进行预处理。陶瓷粉体预处理的目的主要是调整和改善粉体的物理、化学性质,使之适应后续工序和产品性能的需要,可能的预处理过程包括粉体的清洗、预烧、混合塑化、造粒等。

粉体清洗

氧化锆陶瓷粉体对化学成分要求十分严格,对于可能的有害杂质常采用酸洗或者有机试剂清洗的方法加以除去。例如,对于可能的铁杂质,酸洗的过程大致如下:将一定浓度的盐酸溶液注入原料中,加热煮沸,原料中的铁溶于酸中形成FeC13,然后再经过多次水洗清除FeC13,直到水溶液中不含Fe3+。检验溶液中是否含有Fe3+的方法是取该溶液数毫升,滴人数滴NH4 SCN涪液,不显示红色的Fe(SCN)3,即为达到了清洗的要求。一般地,盐酸的浓度和温度愈高,酸洗效率也愈高。经过充分清洗的陶瓷粉体干燥后备用。

陶瓷粉体预烧的目的主要是为了去除粉体中挥发性杂质、化学结合和物理吸附的水分、有机物等,从而提高原料纯度,同时完成可能的晶型转变,形成稳定的结晶相。预烧工艺韵关键包括:预烧温度、预烧气氛、保温时间等。

配料及混合

在获得所需要的陶瓷粉体后,即可根据所需陶瓷制品的组成进行配方计算并配料;由于在氧化锆陶瓷的制备过程中,常常需要使用两种或两种以上的原料,或者在一种原料中需要加入一些微量的其它添加剂,这就需要混合。混合可以采用干法混合,也可以采用湿法进行混合。湿法混合的介质可以是水、酒精或其它有机物质。可以在球磨机、V形混料机、锥形混料机、螺旋混料机以及其它形式的混料中进行,采用哪种混合方式以及混合设备是由混合条件和需要决定的。除了上述机械混合法外,有时还采用化学混合法,即将化合物粉末与添加组分的盐溶液进行混合或者各组分全部以盐溶液的形式进行混合。不管采用哪种方式,陶瓷粉料在合过程中必须注意加料的次序和加料的方法,以保证混合的均匀性。

加料的次序

氧化锆陶瓷中常加入微量的添加物,达到改性的目的。为了使这占比例很小的添物在整个坯料中均匀分布,在加料时应先加入一种用量多的原料,然后加用量很少的原料,最后再把另一种用量较多的原料加入。j这样。用量少的原料就夹在用量多的原料中间,可防止用量少的原料粘在球磨筒筒壁上或粘在研磨体上,造成坯料不均匀,从而影响割品的性能。

加料的方法

当含量少的添加物不是一种简单的化合物,而是一种多元化合物时,应将多元化合物事先合成二种化合物,然后再加入到坯料中混合。如果不经过预先合成就将多元化合物的构成组分一种一种地加入,就会产生混合不均匀和称量误差,并会产生化学计量的偏离,并且多元化合物的含量越少,产生的误差就越大,这样会影响到制品的性能,达不到改性的目的。因此,必须事先合成为某一种化合物,然后再进去,这样既不会产生化学计量偏离,又能提高添加物的作用,以防止混合不匀和称量误差,导致化学计量的偏差。

湿法混合时的分层

采用湿法进行配料混合,其分散性、均匀性都比较好。但是,由于原料的密度不同,特别是当含密度较大的原料而浆料又比较稀的时候,很容易产.生分层现象,即密度较大的原料沉予底部而密度较小的原料浮于上部,从而出现混合不均匀现象。对于这种情况,应选择那些不利予分层的,有机试剂并严格控制混合浆料的浓度,必要的时候可在烘干后再次进行干法混合,然后过筛,以减少分层现象。

坯料塑化

氧化锆陶瓷坯料在成型之前一般情况下还需进行塑化,所谓塑化就是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。普通陶瓷中含有可塑性黏土成分,只需加入一定量水分,就具有良好的成型性。对于氧化锆陶瓷,除个别品种含有少量黏土氧化锆陶瓷制备工艺外.绝大多数制品的坯料所用。

造粒

对于氧化锆陶瓷的粉料,一般希望越细越好,既有利于高温烧结,也可降低烧虞温度。但在成型时却不然,尤其对于干压成型来说,细小的粉料流动性差,不能充分充填罄个模具,从而产生窑洞,影响制品的性能。因此,细小的氧化锆陶瓷粉料在成型之前要进行造粒。所谓造粒,就是在很细的粉料中加A-定的塑化剂,制成粒度较大、具有一定假颗籼度级配、流动性好的粒子,又叫团粒。固粒质量对于后续的成型坯体质量影响很大。所谓圆粒质量,是指周粒的体积密度、堆积密度及团粒的形状。体积密度大,成型后坯体质量好,球状团粒易流动,且堆积密度犬。常用的造粒方法有:

一般造粒法将坯料加入塑化剂后,经混合、过筛而得到一定大小的蜀粒。该造粒方法简单,但团牲质量较差,团粒大小不一,体积密度小。

压造粘法将加入塑化剂后的坯料压制成块,然后破碎,过筛而成圈粒。该方法形成的同粒体积密度较大。

喷雾造粒法将坯料与塑化剂混台形成浆料,再用喷雾器喷人造粒塔进行雾化,结果即为流动性较好的球状团粒。这种造粒方法产量大,可以连续生产。

冻结干燥法将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中使之立即冻结,将毒结物在低温减压条件下升华,脱水后进行热分解,从而获得所需要的成型粉料。这种粉料成球状颗粒聚集体,组成均匀,成型性能和烧结性能良好。

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