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3D陶瓷成型工藝

發布時間:2021-04-26 16:15:56

中國陶瓷CMF設計研究應用平臺

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微晶鋯納米陶瓷粉體通過注射成型等工藝制得毛胚,并高溫脫脂燒結得到的3D形狀手機陶瓷外殼/中框。它包括由粘土或含有粘土的混合物經混煉,成形,煅燒而制成的各種制品。由最粗糙的土器到最精細的精陶和瓷器都屬于它的范圍。對于它的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物(如粘土、石英等),因此與玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工業,同屬于“硅酸鹽工業”的范疇。

氧化鋯陶瓷是以氧化鋯為主體的無機非金屬材料,具有良好的傳導性、很高的機械強度、耐高溫性、絕緣性、耐酸堿、耐高溫等特性,在電子工業中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料,在機械、電子、石油、化工、航天、紡織、精密測量儀器、精密機床、生物工程和醫療器械等行業有著廣泛的應用。

陶瓷加工的難點很大一部分在于燒結,制作過程里在燒結前成型時材料尚未固化,成型后再排膠、燒結,必然導致尺寸發生收縮變化,尺寸精度很難控制,即便能滿足要求,良品率也不高,而且在燒結過程中還可能產生氣泡。

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等靜壓成型與干壓成型。


1、干壓成型

高純度粉體屬于瘠性材料,用傳統工藝無法使之成型。首先,通過加入一定量的表面活性劑,改變粉體表面性質,包括改變顆粒表面吸附性能,改變粉體顆粒形狀,從而減少超細粉的團聚效應,使之均勻分布;加入潤滑劑減少顆粒之間及顆粒與模具表面的摩擦;加入黏合劑增強粉料的粘結強度。將粉體進行上述預處理后裝入模具,用壓機或專用干壓成型機以一定壓力和壓制方式使粉料成為致密坯體。


2、等靜壓成型

等靜壓工藝制品具有組織結構均勻,密度高,燒結收縮率小,模具成本低,生產效率高,可成型形狀復雜、細長制品和大尺寸制品和精密尺寸制品等突出優點,是目前一種較先進的成型工藝,以其獨特的優勢開始替代傳統的成型方法,如陶瓷生產的火花塞、瓷球、柱塞、真空管殼等產品,顯示出越來越廣闊的應用前景。


3、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。


4、熱壓鑄成型

熱壓鑄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。


5、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。


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手機背板生產加工流程


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1. 粉體制備:主要是水熱法制備,相比其他方法制備的陶瓷粉體尺寸更小,更均勻。


2. 粗胚成型:微晶鋯納米陶瓷粉體需要混入粘接劑、潤滑劑等助劑,以提高成型效率、幫助成型;然后通過注射成型、流延成型、等靜壓成型等方法制得毛胚。


3. 脫脂燒結:毛胚中含有大量助劑,需要高溫脫除,燒結溫度上升梯度的設置就顯得非常重要了。


4. CNC加工:燒結后的產品尺寸仍然達不到要求,這就需要CNC修整,主要是去除內腔邊和底部殘料。




1.磕傷:

瓷器本身化學性質穩定,經久耐用,不怕潮濕,但卻是易碎品,最怕磕碰??谶?、足邊在使用過程中極易與其他物體發生碰撞,就會出現大小不等的缺磕痕跡,形成磕傷。需要固定專人轉線生產,且合理的保護包裝解決。


2.釉面裂紋

又稱“開片”。其釉面裂紋如同冰裂、龜裂、蟹爪或其它細碎狀。這些釉面不同形狀的裂紋是燒造工藝上的一種缺陷,是由于胎體和釉料的膨脹系數不一造成的,調整胎體和釉料的碰撞系數即可。


3.氣泡

釉在高溫熔融狀態下某些化學成分會產生氣體,大部分氣體會散逸,未及散逸的氣體被釉面包裹住,就在釉內形成了氣泡,有的密集,有的稀疏,在器物邊角處的氣泡尤為密集,合理調整烘烤溫度解決(溫度需要根據形體的大小及厚度決定)


4.毛口

又稱毛邊。瓷器中常見器物的口邊因為小氣泡破裂或輕微損傷導致口沿釉面剝落,用手指順著口沿捋過去,會略有棱刺之感,稱為毛口。

解決辦法:

(1)坯、釉料蛆成所用的粘土要經過淘選和過篩,清除粗粒和有機物等雜質,要有充分的陳腐期。

(2)調整燒成溫度,降低高粘度,提高流動性。

(3)施釉前或裝坯前,要清除坯上灰塵。

(4)適當提高燒成溫度,縮短窯內溫差,使釉料充分熔融。

(5)過干過熱的坯體不能上釉,濕坯不能進窯。

(6)在燒成氧化階段要充分氧化或加強通風。


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