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一种黑色氧化锆陶瓷刀水基注凝成型工艺
2017年05月25日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:4210
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氧化锆陶瓷刀具有坚硬、耐磨、锋利、化学性能稳定、耐腐蚀、不生锈、无污染、易清洗的优点,广泛应用于厨具、医疗手术刀具、办公刀具等领域。目前市场上的氧化锆陶瓷刀一般是白色(白中透黄)和黑色,其中前者是氧化锆陶瓷的本征色。

 

 

一、传统黑色氧化锆陶瓷刀工艺

通常国内外制备黑色氧化锆陶瓷刀一般采用在Y2O3部分稳定ZrO23Y-TZP)坯体中引入碳和着色剂,再干压和等静压后烧制的工艺。

 

这种工艺存在两大致命:其一,由于碳还原剂的存在,所制备的陶瓷体致密度及均匀性较差;其二,这种成型方法不能实现陶瓷的净尺寸成型,不仅所制备的刀坯厚重,冷加工余量大,而且需要较高温度和较长时间的烧结。

 

因此,需要较高温度和较长时间的烧结,且成瓷后晶粒大小不一,开刃困难、易崩口,冷加工效率及成品率大为降低。

 

二、黑色氧化锆陶瓷刀水基注凝成型工艺

水基注凝成型已被广泛用于氧化铝电子陶瓷基片等薄壁陶瓷的制备的,可以通过模具设计、实现薄壁和异型陶瓷坯体的成型。下文为大家介绍的工艺采用尖晶石型钴黑高温色料作为黑色呈色剂,采用水基注凝法,实现陶瓷刀坯近净尺寸成型,可大大减少制件的后期机械加工量。

 

1、原料

选用广东某厂的一种白色结晶性气流粉末—Y2O3部分稳定ZrO2(3Y-ZrO2),要求其烧结温度在1500-1550,烧结体积密度在6.00g/cm3,D50在0.3-0.5μm。钴黑色料采用淄博某厂的一种稳定性好的深黑色尖晶石型结构色料。(注:具体工艺条件下要求的氧化锆粉体或色料要求不同。)

 

钴黑颜料用量:颜料用量需要通过实验室测试确认,实验表明(详见参考文献),一般颜料的质量百分比在2%-5%左右(与颜料种类也有关系),烧结温度在1330℃-1520℃左右(与原料粉体等多种条件有关),不同的烧结温度或不同的颜料用量对刀的致密度及显色也有影响。

 

通常情况下,在一定的温度范围,随着烧结温度的降低,产品的体积密度将会下降。黑色钴色料在一定量范围能促进氧化锆陶瓷的致密化。

 

2、工艺流程图

水基注凝成型工艺工艺路线图

 

3、主要工艺流程说明

a.球磨。聚氨酯内衬球磨机中料球的比例按1:1.5,按一定顺序加入原料,研磨至产品符合要求后放出坚料过筛,除去杂物。

b.注凝。从球磨罐中放出的浆料经真空搅拌除气后,加入适量得到催化剂和引发剂,浇注进行多层玻璃组合模具中凝胶。

c.干燥。脱模后的凝胶氧化锆坯片在脱水干燥过程中会有一定的收缩量,若脱水不均会造成坯片的严重变形或开裂而影响后期产品加工及质量。

d.保湿。把已经干燥透的氧化锆坯片放入去离子中浸泡,根据坯片厚度确定浸泡时间长短,一般浸泡至坯片能够冲压即可。

e.冲压。结合氧化锆坯片的收缩率以及陶瓷刀尺寸的要求,将制好的模安装

f.烧结。试验过程可采用箱式硅钼棒高温电窑,规模化生产可使用单孔或双孔推板窑,烧成温度在1330-1520℃,承烧板及覆平板采用刚玉材质。

g.加工。冷加工是黑色氧化锆陶瓷刀研制的最后工艺,主要过程包括:液压式自动立式磨床平面磨、三箱落地式抛光机镜面磨、液压自动端面磨刀机开大刃、二次表面抛光、落地金刚砂轮机开小刃(刀口)等。

 

三、产品特点

采用水基注凝成型工艺,采用钴黑为色剂,在合适的条件下可制备出产品性能优秀,后续加工量少的黑色陶瓷刀,可有效的减少陶瓷刀的材料损耗及加工费用,让陶瓷到的生产过程更加节能环保,品质也更加优质温定。

 

四、结语

水基注凝工艺看起来是也许简单的,但合格成品却不是容易做出来的,这跟工艺的条件控制有很大关系,因此产品不成功的,你需要一个更好的工艺支持。

 

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粉体圈 作者:小白

 

参考文献:黑色氧化锆陶瓷刀的研制,中材高新材料.


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