中國粉體網訊 先進陶瓷部件的制備首先是根據產品的特點選擇符合一定化學比和粒度的粉料；根據產品的形狀使用一定的成型方法，如熱壓鑄成型、注射成型、流延成型、軋模成型、擠出成型、模壓成型、等靜壓成型、膠態成型、RP成型，制備出一定形狀的坯體，通過燒結獲得致密化的瓷胎，最后對瓷胎進行加工（機械加工、激光加工、電子束加工、化學腐蝕加工等）獲得精密的先進陶瓷部件。
先進陶瓷成型方法的分類
1.濕法成型
濕法成型是指將陶瓷原料與溶劑混合制備成漿料注入到一定形狀的模具中，待坯體凝固后取出制品的方法。包括注漿成型、注射成型、凝膠注模成型等。
氧化鋁陶瓷，來源：鈞杰陶瓷（封面圖）
（1）注漿成型
將粉料與溶劑（主要是水）混合成漿料，加入到石膏模具中，等待部分水分排除，生坯具有一定強度后脫模。后來，又為了縮短生產周期和改善生坯的均勻性能,發展出了離心注漿和壓力注漿技術，注漿材料成型適合用于對尺度要求并不嚴格的、復雜的幾何形體上的制品，生產成本低，但是制品表面粗糙，結構不均勻，且不適合工業化生產。
注漿成型流程圖
離心注漿：離心注漿成型將濕法化學粉末制備與無應力致密化技術相結合，一方面可以防止粉體的團聚及其他缺陷；另一方面可以借助粉體的粒徑的不同和轉速不同達到分別沉積的目的，可用于多層和梯度復合功能材料的制備。
壓力注漿：可以分為微壓注漿、中壓注漿和高壓注漿。其中，高壓注漿成型陶瓷是一種具有高精度、高效率、高質量特點的陶瓷制造工藝，廣泛應用于電子、機械、化工等領域的制造中，如電子陶瓷、機械密封件、化工管道等。
（2）注射成型
注射成型長期以來一直被認為是生產高精度陶瓷部件的首要工藝。注射成型在實現多種結構特征（如孔、溝槽等）、尺寸精度、密度均勻性、減少機加工量、提高自動化程度及產能等方面有突出優勢，尤其是對于具備硬脆特性的陶瓷精密件而言，“粗暴”的機加工往往意味著大量的微裂紋，而CIM這種近凈成形的成型工藝明顯更為合適。
CIM陶瓷注射成型的應用領域
但需要注意的是，注射成形制備的坯體均勻性較好，尺寸也精確，只是因為有機物濃度較高，需要化學或熱處理的方式進行排膠，這個過程容易發生坯體的塌陷開裂翹曲等情況。
（3）凝膠注模成型
凝膠注模成型是新型膠態成型技術，利用有機物聚合理論和濕法成型技術相結合，與注射成型相比，在精密陶瓷部件制備上具有以下優勢：
（1）凝膠澆注中的有機物含量比注射成型的有機物含量少約5～10倍，因此可以減少粘合劑去除過程的問題；
（2）凝膠澆注只需將陶瓷漿料簡單地澆注到無孔模具中，無需在高溫下進行壓力注射以及所有相關的工具和機械。
凝膠注模成型技術已廣泛地應用于氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化鋁、氮化硅等氧化物或非氧化物的精密陶瓷體系，隨著技術的不斷改進，凝膠注模成型工藝也日臻完善并成為現代陶瓷材料的一種重要的成型方法。
同時需要關注的是，因為有溶劑的存在，濕法成型的干燥過程和排膠過程中有較大的開裂風險。此外，由于最初的凝膠注模成型技術以丙烯酰胺（具有神經毒素）為單體，這種方法不但危害人類的身體健康，也會對周圍的環境產生危害，所以開發健康無毒的凝膠體系是一個很大的發展趨勢。
2.干法成型
干法成型就是將干陶瓷粉中混合少量有機粘結劑或液體，將其放入到模具中，通過外部施加壓力的方法，將干料壓制成型。干法成型根據加壓方式主要分為兩種，一種是單軸模壓成型，一種是等冷靜壓成型。
單軸模壓成型是將干陶瓷粉末送入單軸空心模具中，只能制備形狀簡單的薄片狀制品；該過程通常在低至中等壓力下進行，因為更大的壓力會導致坯體和燒結部件的不均勻性和分層。該方法工藝簡單適合規模化、工業化生產。
冷等靜壓成型是最常見的瘠性料先進陶瓷成型工藝，通過將粉體放入柔性模具或包套中，通過對其施加各項均勻的壓力成型，是目前國內應用最為廣泛、最為成熟的工藝，分為干袋式等靜壓和濕袋式等靜壓。其特點是成本低、模具簡單，生坯強度高，但尺寸不精確、復雜形狀成型較困難，濕袋式自動化生產效率低。
由于冷等靜壓技術能夠改善產品性能，提高產品質量，增加經濟效益，與其他成型工藝相比，有許多引人注目的優點。因此，應用領域不斷擴大，技術越來越成熟。
迄今為止，采用等靜壓技術的產品種類已達數百種。國內外采用冷等靜壓技術大批量生產95%氧化鋁陶瓷真空開關滅弧室“管殼"系列產品，該產品用冷等靜壓技術生產比用熱壓鑄工藝生產的合格率高，性能穩定。用該技術還批量生產了氧化鋁和氧化鋯陶瓷軸心軸套，以及氧化鋁陶瓷套。高壓鈉燈用透明氧化鋁陶瓷管、氧化鋁火花塞普遍使用干袋式等靜壓技術。
該方法可以制備形狀復雜的制品，且成型中受到的壓力均勻，坯體均勻性優于單軸模壓成型，缺點設備成本高，不利于連續化生產。
小結
先進陶瓷成型是陶瓷制備工藝中重要的一環，成型技術在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復雜形狀部件的能力，并直接影響到材料的可靠性和最終陶瓷部件的成本。高新技術領域對先進陶瓷的形狀和尺寸精度都有較高的要求，而陶瓷材料本質上是一種脆性材料，加之其高硬度、高耐磨性的特點，增加了后續加工的難度及加工成本。因此，提高材料的性能可靠性，實現復雜形狀部件的精密成型，降低材料的制備、加工成本成為先進陶瓷發展的重要課題。
來源：
馬征：氧化鋁陶瓷精密部件制備技術的研究
CERADIR先進陶瓷在線：一文了解CIM陶瓷注射成型技術相關
鄧椰凡：凝膠注模成型制備氧化鋁結構陶瓷及力學性能研究
（中國粉體網編輯整理/空青）
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