氧化锆陶瓷制品的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氧化锆陶瓷技术领域，特别是涉及一种氧化锆陶瓷制品的成型方法。
【背景技术】
[0002]作为新型高技术陶瓷，氧化锆陶瓷具有高强度、高断裂韧性、高硬度以及优异的隔热性能以及耐高温性能等属性，被广泛的应用于结构陶瓷和功能陶瓷领域。另外，氧化锆没有磁性、不导电、不生锈、耐磨，其在生物医学器械领域和道具、工具领域中也应用很广。近来，部分稳定氧化锆(TZP)可以通过粉末冶金方法，制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪器零件。除了上述的应用，TZP还广泛地应用于装饰、生活、医学、压电陶瓷、传感器陶瓷等领域。
[0003]现有的氧化锆陶瓷产品的成型方法主要包括两种，即流延成型和陶瓷注射成型。流延成型是把陶瓷粉末与有机物按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆，料浆被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上，经干燥、固化后从上剥下成为生坯带的薄膜，然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯进行叠层等加工处理，再进行脱脂和烧结得到陶瓷。陶瓷注射成型是通过将陶瓷粉末与有机物混合制备得到喂料，通过注射成型的方法得到生坯，进而脱脂烧结得到陶瓷。该成型方法的主要优点在于成型制品精度高，生坯密度均匀，生坯强度高，烧结体性能优异且产品质量的一致性好，自动化程度高，可近净成型各种复杂形状的陶瓷零部件，适于大规模生产。
[0004]在陶瓷注射成型技术中有一个很重要的脱脂环节，传统的脱脂方法是采用加热的方式使有机粘结剂挥发或裂解为气体排出，即热脱脂。由于注射成型的素坯中的气孔完全被有机粘结剂填充，属于闭气孔结构，如果在热脱脂中升温速率过快，坯体内部的气体产物无法迅速排出，气压升高将导致开裂、鼓泡和变形等缺陷。因此，热脱脂往往需要几十小时的时间，效率低下，并且很难制造大尺寸陶瓷制品。
[0005]目前，通过注塑工艺制得的陶瓷制品机械强度一般，还存在进一步改进的技术需求。
【发明内容】
[0006]基于此，针对上述问题，有必要提供一种氧化锆陶瓷制品的成型工艺，使得到的陶瓷制品具有较好的机械性能，较大的强度，不易摔碎，且致密度较高。
[0007]—种氧化锆陶瓷制品的成型工艺，包括如下步骤:
[0008]将氧化钇稳定的氧化锆粉末、表面活性剂按比例称重，加入乙醇后，球磨混合，干燥、过筛，得到浆料；
[0009]将所述浆料与粘结剂混合，混炼、造粒，得到注射用喂料，其中，所述粘结剂包括如下质量份的各组分:聚乙二醇:60份?65份;氧化性的高密度聚乙烯:15份?20份;聚乙烯醇缩丁醛:15份?20份;硬脂酸:2份?3份；
[0010]将所述喂料注射成型得到坯体；[0011 ]将所述坯体置于水中进行水脱脂后，热脱脂，得到毛坯；
[0012]将所述毛坯进行烧结，得到半成品；
[0013]将所述半成品进行机械加工、抛光，得到氧化锆陶瓷制品。
[0014]在其中一个实施例中，所述粘结剂包括如下质量份的各组分:聚乙二醇:61份?63份;氧化性的高密度聚乙烯:16份?18份;聚乙烯醇缩丁醛:17份?18份;硬脂酸:2份?3份。
[0015]在其中一个实施例中，聚乙烯醇缩丁醛由聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和丁醛反应生成，羟基含量为18%?20%，乙酸酯基含量为I?25%。
[0016]在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇的分子量为2000?4000。
[0017]在其中一个实施例中，所述氧化乾稳定的氧化错粉末的粒径为10?150nm。
[0018]在其中一个实施例中，所述氧化钇稳定的氧化锆粉末中，氧化钇的摩尔百分比为2.8% ?3.2%。
[0019]在其中一个实施例中，所述表面活性剂为钛酸盐、硬脂酸、磷酸盐或硅烷。
[0020]上述氧化锆陶瓷制品的成型工艺，可以确保获得的陶瓷制品具备较大的强度，不易摔碎，且致密度较高，孔隙均匀，且制备工艺简单、易操作，脱脂时间较短，成型后可加工成任意形状和尺寸，适合大规模、复杂形状的产品。
【附图说明】
[0021]图1为本发明一实施例中氧化锆陶瓷制品的成型工艺的流程示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0023]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0024]请参阅图1，其为本发明一实施例中氧化锆陶瓷制品的成型工艺的流程示意图。
[0025]氧化锆陶瓷制品的成型工艺，包括如下步骤:
[0026]SI 10、将氧化钇稳定的氧化锆粉末、表面活性剂按比例称重，加入乙醇、后，球磨混合，干燥，过筛，得到浆料。
[0027]基于乙醇具有的分散剂的效果，尤其是对氧化钇稳定的氧化锆粉体具有极好的润湿效果，可以均匀地将氧化钇稳定的氧化锆粉末分散，以减少氧化钇稳定的氧化锆粉末发生团聚的现象。此外，通过在氧化钇稳定的氧化锆粉末加入表面活性剂，可以增加氧化钇稳定的氧化锆粉末与乙醇的相容性，起到降低粘度的作用。进一步的，表面活性剂为钛酸盐、硬脂酸、磷酸盐或硅烷。例如，所述表面活性剂与所述氧化钇稳定的氧化锆粉末的质量比为I?5:100，优选的，所述表面活性剂与所述氧化钇稳定的氧化锆粉末的质量比为2?3:100，这样，可以有效降低体系的粘度，增加流动性，避免氧化钇稳定的氧化锆粉末出现团聚现象，而且还可以有利于后序脱脂过程，避免由于表面活性剂过多增加后序的脱脂难度。
[0028]进一步的，为了得到粒径更小更均匀的浆料，例如，所述球磨采用行星式球磨机进行湿法球磨工艺，又如，球磨时间为0.5?4h，球磨转速为180?220r/min，这样，可以使氧化锆陶瓷粉末粒子与研磨球之间发生充分的接触和摩擦，从而可以得到粒径更小更均匀的浆料。
[0029]进一步的，为了增加浆料与后续粘结剂的粘合性能，例如，在球磨过程中还加入了淀粉，加入淀粉后继续球磨，球磨时间为5?30min，球磨转速为80?180r/min，这样，可以增加浆料表面与粘结剂的亲和能力，以提高浆料与粘结剂的粘合强度，避免在后续的注射工艺中浆料与粘结剂分离而导致陶瓷制品出现开裂、变形及鼓泡等缺陷。
[0030]进一步的，为了获得粒径较小且粒径较均匀的浆料，例如，所述氧化钇稳定的氧化锆粉末的粒径为1?150nm，通过控制氧化钇稳定的氧化锆粉体的粒径，以使球磨后得到的浆料粒径较小，粒径较均匀。需要说明的是，本实施例中氧化钇稳定的氧化锆粉末可以通过现有的共沉淀法或有机凝胶法得到，其制备过程在此不再赘述。
[0031]进一步的，为了降低球磨后的浆料里的水分，避免由于水分包覆粉末，在混炼过程中水分会急剧气化，造成喂料中产生气泡，例如，将球磨后的颗粒物置于干燥箱内干燥，干燥的温度为60?800C，干燥的时间为6?12h，以除去浆料中的水分，避免由于水分包覆粉末，在混炼过程中水分会急剧气化，造成喂料中产生气泡。进一步的，干燥的温度为600C，干燥时间为10h，以避免干燥时造成表面活性剂的熔化，造成粉末的粘连及粉末表面覆盖程度的改变。优选的，干燥后浆料的固含量为48%?52%，以使浆料具有较低的粘度，避免浆料的团聚。
[0032]进一步的，为了降低后续的烧结温度，提高陶瓷制品的致密度，例如，球磨后的所述浆料的平均粒径为0.5?0.8微米，优选的，球磨后的所述浆料的平均粒径为0.4?0.5微米，这样，可以使球磨后的浆料具有较高的表面能，以使经造粒后的造粒粉具有较高的烧结活性，进而降低后续的烧结温度，同时还可提高所得