氧化鋯陶瓷九大精密成型工藝

乾壓成型採用壓力將陶瓷粉料壓製成一定形狀的坯體。裂，這是由於粉料之間的內摩擦以及粉料與模具壁之間的摩擦，造成坯體內部的壓力損失。

乾壓成型優點是坯體尺寸準確，操作簡單，便於實現機械化作業；乾壓生坯中水分和結合劑含量較少，乾燥和燒成收縮較小。它主要用來成型簡單形狀的製品，長徑比要小。模具磨損造成的生產成本增高是乾壓成型的不足之處。 

等靜壓成型是在傳統乾壓成型基礎上發展起來的特種成型方法。它利用流體傳遞壓力，從各個方向均勻地向彈性模具內的粉體施加壓力。由於流體內部壓力的一致性，粉體在各個方向承受的壓力都一樣，因此能避免坯體內密度的差異。

圖：等靜壓成型的陶瓷結構件

等靜壓成型有濕袋式等靜壓和乾袋式等靜壓之分。濕袋式等靜壓可以成型形狀較為複雜的製品，但只能間歇性作業。乾袋式等靜壓可實現自動化連續作業，但只能成型截面為方形、圓形、管狀等簡單形狀的製品。等靜壓成型可以獲得均勻緻密的坯體，燒成收縮較小且各個方向均勻收縮，但設備較為複雜、昂貴，生產效率也不高，只適合生產特殊要求的材料。 

注漿成型過程與流延成型類似，不同的是其成型過程包括物理脫水過程和化學凝聚過程，物理脫水通過多孔的石膏模的毛細作用排除漿料中的水分，化學凝聚過程是因為在石膏模表面CaSO4的溶解生成的Ca2+提高了漿料中的離子強度，造成漿料的絮凝。

在物理脫水和化學凝聚的作用下，陶瓷粉體顆粒在石膏模壁上沉積成型。注漿成型適合製備形狀複雜的大型陶瓷零件，但坯體質量，包括外形、密度、強度等都較差，工人勞動強度大且不適合自動化作業。

熱壓鑄成型是在較高溫度下（60~100℃）使陶瓷粉體與黏結劑（石蠟）混合，獲得熱壓鑄用的料漿，漿料在壓縮空氣的作用下注入金屬模具，保壓冷卻，脫模得到蠟坯，蠟坯在惰性粉料保護下脫蠟後得到素坯，素坯再經高溫燒結成瓷。 >

熱壓鑄成型的生坯尺寸精確，內部結構均勻，模具磨損較小，生產效率高，適合各種原料。蠟漿和模具的溫度需嚴格控制，否則會造成欠注或變形，因此不適合用來製造大型零件，同時兩步燒成製程較為複雜，能耗較高。

流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機黏結劑、塑化劑、分散劑等充分混合，得到可以流動的黏稠漿料，把漿料加入流延機的料斗，用刮刀控制厚度，經加料嘴向傳送帶流出，烘乾後得到膜坯。

此工藝適合製備薄膜材料，為了獲得較好的柔韌性而加入大量的有機物，要求嚴格控製工藝參數，否則易造成起皮、條紋、薄膜強度低或不易剝離等缺陷。所使用的有機物有毒性，會產生環境污染，應盡量採用無毒或少毒體系，減少環境污染。 

凝膠注模成型技術是美國橡樹嶺國家實驗室的研究者在20世紀90年代初首先發明的一種新的膠態快速成型工藝。其核心是使用有機單體溶液，該溶液能聚合成為高強度的、橫向連接的聚合物-溶劑的凝膠。

陶瓷粉體溶於有機單體的溶液中所形成的漿料澆注在模具中，單體混合物聚合形成膠凝的部件。由於橫向連接的聚合物-溶劑中僅有 10%~20%(質量分數)的聚合物，因此，易於透過乾燥步驟去除凝膠零件中的溶劑。同時，由於聚合物的橫向連接，在乾燥過程中，聚合物不能隨溶劑遷移。

此方法可用於製造單相的和復合的陶瓷部件，可成型複雜形狀、準淨尺寸的陶瓷部件，而且其生坯強度高達20～30Mpa 以上，可進行再加工。此方法存在主要問題是緻密化過程中胚體的收縮率比較高，容易導致胚體變形；有些有機單體存在氧阻聚而導致表面起皮和脫落；由於溫度誘導有機單體聚合工藝，引起溫度剃度導致內應力存在使坯體開列破損等。 

直接凝固注模成型是由蘇黎世聯邦工學院開發的一種成型技術：將溶劑水、陶瓷粉體和有機添加劑充分混合形成靜電穩定、低黏度、高固相含量的漿料，在其中加入可改變漿料 pH 值或增加電解質濃度的化學物質，然後將漿料注入無孔模具中。

製程過程中控制化學反應的進行。使注模前反應緩慢進行，漿料保持低黏度，注模後反應加快進行，漿料凝固，使流態的漿料轉變為固態的坯體。得到的生坯具有很好的機械性能,強度可以達到 5kPa。生坯經脫模、乾燥、燒結後，形成所需形狀的陶瓷部件。

它的優點為不需要或只需少量的有機添加劑(小於1%)，坯體不需脫脂，坯體密度均勻，相對密度高(55%~70%) ，可以成型大尺寸複雜形狀陶瓷零件。它的缺點是添加劑價格昂貴，反應過程中一般有氣體放出。

射出成型早期應用於塑膠製品的成型與金屬模的成型。此製程是利用熱塑性有機物低溫固化或熱固性有機物高溫固化，將粉料與有機載體在專用的混練設備中混練，然後在高壓下（數十到上百 MPa）注入模具成型。由於成型壓力大，得到的坯體尺寸精確，光潔度高，結構緻密；採用專門的成型裝備，使生產效率大大提高。 

上世紀七十年代末八十年代初開始將注射成型工藝應用於陶瓷零部件的成型，該工藝通過添加大量有機物來實現貧瘠性物料的塑性成型，是陶瓷可塑成型過程中普遍的一種。在註射成型技術中，除了使用熱塑性有機物（如聚乙烯、聚苯乙烯），熱固性有機物（如環氧樹脂、酚醛樹脂），或水溶性的聚合物作為主要的黏結劑以外，還必須添加一定數量的塑化劑、潤滑劑和偶聯劑等製程助劑，以改善陶瓷注射懸浮體的流動性，並確保注射成型坯體的品質。

射出成型製程具有自動化程度高、成型坯體尺寸精密等優點。但注射成型陶瓷部件的生坯中有機物含量多達 50vol％，在後續燒結過程要排除這些有機物需要很長時間，甚至長達幾天到數十天，而且容易造成品質缺陷。

為解決傳統注射成型製程有機物加入量大、排除困難等問題，清華大學創造性的提出了陶瓷的膠態注射成型新工藝，自主開發了膠態注射成型樣機，實現了貧瘠性陶瓷料漿的注射成型。 span>

其基本想法是將膠態成型同註射成型結合，利用專有的注射設備與膠態原位凝固成型製程所提供的新型固化技術來實現。這項新工藝，使用的有機物多不超過 4wt.%，利用水基懸浮體中少量的有機單體或有機化合物在註入模具後快速誘發有機單體聚合生成有機網絡骨架，將陶瓷粉體均勻包覆其中，不但使排膠時間大為縮短，同時也大大降低了排膠開裂的可能性。 

陶瓷的射出成型與膠態成型存在著巨大的差別，主要區別在於前者屬於塑性成型的範疇，後者屬於漿料成型即漿料沒有可塑性，是噶性料。膠態成型由於漿料沒有塑性，無法採用傳統的陶瓷注射成型的思路。若膠態成型同註射成型結合，即利用專有的注射設備與膠態原位成型製程所提供的新型固化技術，實現陶瓷材料的膠態注射成型。

陶瓷的膠態注射成型新工藝，既區別於一般的膠態成型，又區別於傳統的注射成型，將既具有膠態原位凝固成型坯體均勻性好，有機物含量低的特色，又具有註射成型自動化程度高的優點，是膠態成型工藝的一種質的昇華，將成為高技術陶瓷走向產業化的希望所在。