氧化锆陶瓷材料常用加工工艺有哪些
氧化锆陶瓷材料具有强度高、硬度高、密度低、膨胀系数低以及耐磨、隔热、耐腐蚀、化学稳定性好、电热性能优越等特性,已成为广泛应用于航空航天、仪器仪表、石油化工、机械制造等领域的新型材料。但由于氧化锆陶瓷材料同时具有高脆性、低断裂韧性及材料弹性极限与强度非常接近等特点,因此氧化锆陶瓷材料的加工难度很大,加工工艺稍有不当便会引起工件表面层组织的破坏,很难实现高精度、高效率、高可靠性的加工,从而限制了氧化锆陶瓷材料应用范围的进一步扩展。
为满足近年来科技发展对精细陶瓷、光学玻璃、晶体、石英、硅片和锗片等脆性材料制品日益增长的需要,在目前较为成熟的氧化锆陶瓷材料加工工艺的基础上,进一步研究开发高精度、高效率和具有高表面完整性的氧化锆陶瓷材料加工工艺显得尤为迫切。
其他金属材料的加工可根据材料种类、工件形状、加工精度、加工成本、加工效率等因素选择不同的加工工艺。而对于氧化锆陶瓷材料,由于其特殊的物理机械性能,最初只能采用磨削方法进行加工,随着机械加工工艺的发展,目前已可采用类似金属加工的多种工艺来加工氧化锆陶瓷材料。
目前较为成熟的氧化锆陶瓷材料加工工艺主要可分为力学加工、电加工、复合加工、化学加工、光学加工等五大类。
氧化锆陶瓷环镜面抛光是陶瓷平面抛光工艺中的一种,其材质主要成分为氧化锆。纯净的氧化锆(ZrO₂)一般为白色,含杂质时呈现黄色或者灰色。氧化锆陶瓷环由于其特点,在加工过程中会出现许多难题,如何解决,下面金工精密氧化锆陶瓷厂家就来为大家进行介绍。
1 陶瓷环厚度极小,加工过程中很容易因为研磨设备的削磨力,出现碎裂、塌边等情况,从而影响成品合格率。
2 氧化锆材质本身的问题。因为氧化锆陶瓷在不同温度环境下,材料本身结构会发生对应的变化,因此我们在研磨加工过程中必须做好降温工作,避免因为温度导致材质发生改变,而导致抛光结果不完美
解决办法:
1. 粗磨之前,首先对物料初步筛选,主要是将眼睛可见的问题物料筛选出来,如颜色不对含有杂质的物料。避免因为材质问题造成不必要的损耗。
2. 针对陶瓷环本身极薄的特点,专门针对性进行测试,采用新的固定方式,测试出加压方式和固定方式之间完美结合的临界点,从而使得工件和研磨盘达到最佳贴合状态。
3. 针对氧化锆容易因温度发生晶体状态改变的情况,我们专门为其设置一整套冷却装置。
4. 研磨抛光过程中,我们采用粗抛、半精抛、精抛的流程,使用适量的铜盘或者铁盘,并以陶瓷板作为抛光纸,使用陶瓷镜面抛光机进行加工。
以上就是金工精密氧化锆陶瓷厂家为大家进行介绍的氧化锆陶瓷环加工难的原因与解决办法的分析,希望可以帮到大家。
深圳市金工精密-氧化锆陶瓷加工厂家,公司主要以氧化锆陶瓷加工和氧化铝陶瓷加工为主,主要生产的产品有:氧化锆陶瓷阀、氧化锆陶瓷牙、氧化铝陶瓷片、氧化锆陶瓷管、氧化锆陶瓷基板、氧化铝陶瓷管、氧化铝陶瓷片等氧化锆陶瓷厂家。
氧化锆陶瓷的成型有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等。其中使用最广泛的是注塑与干压成型。
(1)注浆成型
注浆成型的成型过程包括物理脱水过程和化学凝聚过程,物理脱水通过多孔的石膏模的毛细作用排除浆料中的水分,化学凝聚过程是因为在石膏模表面CaSO4 的溶解生成的Ca2+提高了浆料中的离子强度,造成浆料的絮凝。在物理脱水和化学凝聚的作用下,陶瓷粉体颗粒在石膏模壁上沉积成型。注浆成型适合制备形状复杂的大型陶瓷部件,但坯体质量,包括外形、密度、强度等都较差,工人劳动强度大且不适合自动化作业。
(2)热压铸成型
热压铸成型是在较高温度下(60~100℃)使陶瓷粉体与粘结剂(石蜡)混合,获得热压铸用的料浆,浆料在压缩空气的作用下注入金属模具,保压冷却,脱模得到蜡坯,蜡坯在惰性粉料保护下脱蜡后得到素坯,素坯再经高温烧结成瓷。热压铸成型的生坯尺寸精确,内部结构均匀,模具磨损较小,生产效率高,适合各种原料。蜡浆和模具的温度需严格控制,否则会引起欠注或变形,因此不适合用来制造大型部件,同时两步烧成工艺较为复杂,能耗较高。
(3)流延成型
流延成型是把陶瓷粉料与大量的有机粘结剂、增塑剂、分散剂等充分混合,得到可以流动的粘稠浆料,把浆料加入流延机的料斗,用刮刀控制厚度,经加料嘴向传送带流出,烘干后得到膜坯。此工艺适合制备薄膜材料,为了获得较好的柔韧性而加入大量的有机物,要求严格控制工艺参数,否则易造成起皮、条纹、薄膜强度低或不易剥离等缺陷。所用的有机物有毒性,会产生环境污染,应尽可能采用无毒或少毒体系,减少环境污染。
氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有: ⑴无压烧结,⑵热压烧结和反应热压烧结,⑶热等静压烧结(HIP),⑷微波烧结, ⑸超高压烧结, ⑹放电等离子体烧结(SPS),⑺原位加压成型烧结等。常以无压烧结为主。
氧化锆工业陶瓷打磨的方法主要有三种,一种是机械打磨,大面积对氧化锆工业陶瓷施工时,为了提高工作效率,可采用机械打磨方法,如电动打磨机坣壱屲。
氧化锆陶瓷顶齿是太阳能光伏设备中常用到一种陶瓷配件,也是应用在光伏生产设备中的一个重要部件。陶瓷顶齿的加工难度很大,主要是因为材料原因和结构原因。
材料原因氧化锆陶瓷具有高硬度、高脆性和低断裂韧性等特点,使陶瓷在加工过程中很容易产生变形、裂纹、材料粉末化等情况。硬度较大的氧化锆陶瓷加工难度非常大,以致陶瓷精密元件的加工费用占到成本的30%到60%,有的甚至高达90%。
因此陶瓷材料的精密、高效、低成本加工方法就显示尤为重要。目前常用的氧化锆陶瓷顶齿加工方法主要有磨床、陶瓷CNC机床两种,这两种机床都需要比较专业的师傅来完成。加工时首先用磨床将氧化锆陶瓷顶齿片进行切割、并将顶齿的外形慢慢研磨出来,最后再采用陶瓷CNC机床将孔加工完成。
其实也有其他方法,铁盘开粗后,直接用锡盘研磨出镜面,这种方法其实也有缺点,就是锡盘加工成本高,很难达到量产。
最好的办法是铁盘开粗,然后用金刚石盘对产品进行研磨,这种方法是可行的。虽然成本有点高,但是重在高效率,往往几分钟就可以抛光好一批产品,是非常理理想的!