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氧化鋯陶瓷

發布時間:2020-08-28 15:02:41

中國陶瓷CMF設計研究應用平臺

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氧化鋯陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic具有熔點和沸點高、硬度大、常溫下為絕緣體、而高溫下則具有導電性等優良性質。

氧化鋯(ZrO2)具有高熔點、抗氧化和耐高溫性,擁有極高的使用溫度,而且是韌性非常出色的陶瓷材料,低熱很高抗彎強度和低熱傳導性能,并且高溫性能穩定、熱震性能穩定、化學穩定性極佳。因此也常常使用于精密器械、醫療設備、化工,及耐高溫零件,機械耐磨件、與其它鋼材結合結構件。

氧化鋯陶瓷呈白色,含雜質時呈黃色或灰色,一般含有HfO2,不易分離。在常壓下純ZrO2共有三種晶態。氧化鋯陶瓷的生產要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體,氧化鋯超細粉末的制備方法很多,氧化鋯的提純主要有氯化和熱分解法、堿金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。

 

氧化鋯陶瓷特點:具有優良的耐磨損、耐化學腐蝕、高韌性、耐高溫、防磁性、高抗彎強度及優異的隔熱性能等。


 

應用領域

1、功能陶瓷

由于氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性,優異的隔熱性能,熱膨脹系數接近于鋼等優點。

廣泛應用于Y-TZP磨球、分散和研磨介質、噴嘴、球閥球座、氧化鋯模具、微型風扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、服裝紐扣、表殼及表帶、手鏈及吊墜、滾珠軸承、高爾夫球的輕型擊球棒及其它室溫耐磨零器件等。

2、功能陶瓷

其優異的耐高溫性能作為感應加熱管、耐火材料、發熱元件使用。氧化鋯陶瓷具有敏感的電性能參數,主要應用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和高溫發熱體等領域。

3、其他應用

氧化鋯在熱障涂層、催化劑載體、醫療、保健、耐火材料、紡織等領域正得到廣泛應用。

 

氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、等靜壓成型、注漿成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型、塑性擠壓成型、膠態凝固成型等。其中使用最廣泛的是注塑與干壓成型。

1、注漿成型

注漿成型的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。注漿成型適合制備形狀復雜的大型陶瓷部件,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。

2、熱壓注成型

熱壓注成型是在較高溫度下(60~100℃)使陶瓷粉體與粘結劑(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后得到素坯,素坯再經高溫燒結成瓷。熱壓注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,否則會引起欠注或變形,因此不適合用來制造大型部件,同時兩步燒成工藝較為復雜,能耗較高。

3、流延成型

流延成型是把陶瓷粉料與大量的有機粘結劑、增塑劑、分散劑等充分混合,得到可以流動的粘稠漿料,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,烘干后得到膜坯。此工藝適合制備薄膜材料,為了獲得較好的柔韌性而加入大量的有機物,要求嚴格控制工藝參數,否則易造成起皮、條紋、薄膜強度低或不易剝離等缺陷。所用的有機物有毒性,會產生環境污染,應盡可能采用無毒或少毒體系,減少環境污染。

4、干壓成型
5、等靜壓成型
6、注射成型
7、塑性擠壓成型
8、膠態凝固成型

 

設計指導:

材質:無機非金屬材料

成熟度:9

場景:陶瓷

氣味:無

硬度:硬

紋理:可變

光澤度:可變

防火:好

耐UV:好

重量:重

耐候:好

電學:絕緣

工藝:注塑鐳雕PVD

 

應用案例

月球燈

燈罩

材料:陶瓷 軟木

工藝:燒結(陶瓷) 軟木(沖壓)


 

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案例描述

以陶瓷和軟木為材質制作。取下圓形軟木塞,燈泡就會發光,把木塞放回原處則燈光就會熄滅。

設計師Bolimond,希望通過拔掉“隕石坑”上的軟木塞來獲得理想的光線。


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