氧化鋯陶瓷制品的成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及氧化鋯陶瓷技術領域，特別是涉及一種氧化鋯陶瓷制品的成型方法。
【背景技術】
[0002]作為新型高技術陶瓷，氧化鋯陶瓷具有高強度、高斷裂韌性、高硬度以及優異的隔熱性能以及耐高溫性能等屬性，被廣泛的應用于結構陶瓷和功能陶瓷領域。另外，氧化鋯沒有磁性、不導電、不生銹、耐磨，其在生物醫學器械領域和道具、工具領域中也應用很廣。近來，部分穩定氧化鋯(TZP)可以通過粉末冶金方法，制備避磁的手表表殼、耐腐的表件和其它儀器零件。除了上述的應用，TZP還廣泛地應用于裝飾、生活、醫學、壓電陶瓷、傳感器陶瓷等領域。
[0003]現有的氧化鋯陶瓷產品的成型方法主要包括兩種，即流延成型和陶瓷注射成型。流延成型是把陶瓷粉末與有機物按適當配比混合制成具有一定黏度的料漿，料漿被刮刀以一定厚度刮壓涂敷在專用基帶上，經干燥、固化后從上剝下成為生坯帶的薄膜，然后根據成品的尺寸和形狀需要對生坯進行疊層等加工處理，再進行脫脂和燒結得到陶瓷。陶瓷注射成型是通過將陶瓷粉末與有機物混合制備得到喂料，通過注射成型的方法得到生坯，進而脫脂燒結得到陶瓷。該成型方法的主要優點在于成型制品精度高，生坯密度均勻，生坯強度高，燒結體性能優異且產品質量的一致性好，自動化程度高，可近凈成型各種復雜形狀的陶瓷零部件，適于大規模生產。
[0004]在陶瓷注射成型技術中有一個很重要的脫脂環節，傳統的脫脂方法是采用加熱的方式使有機粘結劑揮發或裂解為氣體排出，即熱脫脂。由于注射成型的素坯中的氣孔完全被有機粘結劑填充，屬于閉氣孔結構，如果在熱脫脂中升溫速率過快，坯體內部的氣體產物無法迅速排出，氣壓升高將導致開裂、鼓泡和變形等缺陷。因此，熱脫脂往往需要幾十小時的時間，效率低下，并且很難制造大尺寸陶瓷制品。
[0005]目前，通過注塑工藝制得的陶瓷制品機械強度一般，還存在進一步改進的技術需求。
【發明內容】
[0006]基于此，針對上述問題，有必要提供一種氧化鋯陶瓷制品的成型工藝，使得到的陶瓷制品具有較好的機械性能，較大的強度，不易摔碎，且致密度較高。
[0007]—種氧化鋯陶瓷制品的成型工藝，包括如下步驟:
[0008]將氧化釔穩定的氧化鋯粉末、表面活性劑按比例稱重，加入乙醇后，球磨混合，干燥、過篩，得到漿料；
[0009]將所述漿料與粘結劑混合，混煉、造粒，得到注射用喂料，其中，所述粘結劑包括如下質量份的各組分:聚乙二醇:60份?65份;氧化性的高密度聚乙烯:15份?20份;聚乙烯醇縮丁醛:15份?20份;硬脂酸:2份?3份；
[0010]將所述喂料注射成型得到坯體；[0011 ]將所述坯體置于水中進行水脫脂后，熱脫脂，得到毛坯；
[0012]將所述毛坯進行燒結，得到半成品；
[0013]將所述半成品進行機械加工、拋光，得到氧化鋯陶瓷制品。
[0014]在其中一個實施例中，所述粘結劑包括如下質量份的各組分:聚乙二醇:61份?63份;氧化性的高密度聚乙烯:16份?18份;聚乙烯醇縮丁醛:17份?18份;硬脂酸:2份?3份。
[0015]在其中一個實施例中，聚乙烯醇縮丁醛由聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和丁醛反應生成，羥基含量為18%?20%，乙酸酯基含量為I?25%。
[0016]在其中一個實施例中，所述聚乙烯醇的分子量為2000?4000。
[0017]在其中一個實施例中，所述氧化乾穩定的氧化錯粉末的粒徑為10?150nm。
[0018]在其中一個實施例中，所述氧化釔穩定的氧化鋯粉末中，氧化釔的摩爾百分比為2.8% ?3.2%。
[0019]在其中一個實施例中，所述表面活性劑為鈦酸鹽、硬脂酸、磷酸鹽或硅烷。
[0020]上述氧化鋯陶瓷制品的成型工藝，可以確保獲得的陶瓷制品具備較大的強度，不易摔碎，且致密度較高，孔隙均勻，且制備工藝簡單、易操作，脫脂時間較短，成型后可加工成任意形狀和尺寸，適合大規模、復雜形狀的產品。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明一實施例中氧化鋯陶瓷制品的成型工藝的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0023]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0024]請參閱圖1，其為本發明一實施例中氧化鋯陶瓷制品的成型工藝的流程示意圖。
[0025]氧化鋯陶瓷制品的成型工藝，包括如下步驟:
[0026]SI 10、將氧化釔穩定的氧化鋯粉末、表面活性劑按比例稱重，加入乙醇、后，球磨混合，干燥，過篩，得到漿料。
[0027]基于乙醇具有的分散劑的效果，尤其是對氧化釔穩定的氧化鋯粉體具有極好的潤濕效果，可以均勻地將氧化釔穩定的氧化鋯粉末分散，以減少氧化釔穩定的氧化鋯粉末發生團聚的現象。此外，通過在氧化釔穩定的氧化鋯粉末加入表面活性劑，可以增加氧化釔穩定的氧化鋯粉末與乙醇的相容性，起到降低粘度的作用。進一步的，表面活性劑為鈦酸鹽、硬脂酸、磷酸鹽或硅烷。例如，所述表面活性劑與所述氧化釔穩定的氧化鋯粉末的質量比為I?5:100，優選的，所述表面活性劑與所述氧化釔穩定的氧化鋯粉末的質量比為2?3:100，這樣，可以有效降低體系的粘度，增加流動性，避免氧化釔穩定的氧化鋯粉末出現團聚現象，而且還可以有利于后序脫脂過程，避免由于表面活性劑過多增加后序的脫脂難度。
[0028]進一步的，為了得到粒徑更小更均勻的漿料，例如，所述球磨采用行星式球磨機進行濕法球磨工藝，又如，球磨時間為0.5?4h，球磨轉速為180?220r/min，這樣，可以使氧化鋯陶瓷粉末粒子與研磨球之間發生充分的接觸和摩擦，從而可以得到粒徑更小更均勻的漿料。
[0029]進一步的，為了增加漿料與后續粘結劑的粘合性能，例如，在球磨過程中還加入了淀粉，加入淀粉后繼續球磨，球磨時間為5?30min，球磨轉速為80?180r/min，這樣，可以增加漿料表面與粘結劑的親和能力，以提高漿料與粘結劑的粘合強度，避免在后續的注射工藝中漿料與粘結劑分離而導致陶瓷制品出現開裂、變形及鼓泡等缺陷。
[0030]進一步的，為了獲得粒徑較小且粒徑較均勻的漿料，例如，所述氧化釔穩定的氧化鋯粉末的粒徑為1?150nm，通過控制氧化釔穩定的氧化鋯粉體的粒徑，以使球磨后得到的漿料粒徑較小，粒徑較均勻。需要說明的是，本實施例中氧化釔穩定的氧化鋯粉末可以通過現有的共沉淀法或有機凝膠法得到，其制備過程在此不再贅述。
[0031]進一步的，為了降低球磨后的漿料里的水分，避免由于水分包覆粉末，在混煉過程中水分會急劇氣化，造成喂料中產生氣泡，例如，將球磨后的顆粒物置于干燥箱內干燥，干燥的溫度為60?800C，干燥的時間為6?12h，以除去漿料中的水分，避免由于水分包覆粉末，在混煉過程中水分會急劇氣化，造成喂料中產生氣泡。進一步的，干燥的溫度為600C，干燥時間為10h，以避免干燥時造成表面活性劑的熔化，造成粉末的粘連及粉末表面覆蓋程度的改變。優選的，干燥后漿料的固含量為48%?52%，以使漿料具有較低的粘度，避免漿料的團聚。
[0032]進一步的，為了降低后續的燒結溫度，提高陶瓷制品的致密度，例如，球磨后的所述漿料的平均粒徑為0.5?0.8微米，優選的，球磨后的所述漿料的平均粒徑為0.4?0.5微米，這樣，可以使球磨后的漿料具有較高的表面能，以使經造粒后的造粒粉具有較高的燒結活性，進而降低后續的燒結溫度，同時還可提高所得