氧化鋯陶瓷棒是一種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性和高穩(wěn)定性的材料,常用于醫(yī)療、航空航天、電子器件、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。氧化鋯陶瓷棒的加工工藝非常關(guān)鍵,對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量和性能具有重要影響。本文將從氧化鋯陶瓷棒加工的各個(gè)環(huán)節(jié)分析其特點(diǎn)和注意事項(xiàng)。
一、燒結(jié)工藝
燒結(jié)工藝是制備高質(zhì)量陶瓷棒的重要步驟,影響陶瓷棒的致密度、晶粒尺寸和機(jī)械性能。
1. 特點(diǎn)
燒結(jié)溫度通常在1400℃~1600℃之間,燒結(jié)時(shí)間視棒的厚度而定。其燒結(jié)工藝可分為兩種:常規(guī)燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)。
常規(guī)燒結(jié):將氧化鋯陶瓷糊涂在芯棒上,經(jīng)過(guò)干燥后放入電爐中進(jìn)行燒結(jié)。這種燒結(jié)方式需要一定的時(shí)間才能達(dá)到高致密度及機(jī)械性能。該方法適用于制備粗大的氧化鋯陶瓷棒。
熱等靜壓燒結(jié):將鈦合金模具內(nèi)的氧化鋯陶瓷糊涂上芯棒,然后用專業(yè)熱等靜壓設(shè)備進(jìn)行燒結(jié)。該方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)制備出高密度、高強(qiáng)度的陶瓷棒,其燒結(jié)溫度較常規(guī)燒結(jié)要高約200℃。
2. 注意事項(xiàng)
(1)在處理氧化鋯粉時(shí)應(yīng)保證其干燥狀態(tài),以避免燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)氣孔和縮孔。
(2)控制燒結(jié)溫度和時(shí)間,確保不燒結(jié)過(guò)度或不足。燒結(jié)過(guò)度會(huì)導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大、熔點(diǎn)降低;燒結(jié)不足則會(huì)導(dǎo)致陶瓷棒的致密度不夠,機(jī)械性能差。
(3)熱等靜壓燒結(jié)時(shí),應(yīng)注意消除高溫生成的壓力和溫度應(yīng)力,以避免陶瓷棒出現(xiàn)開(kāi)裂等現(xiàn)象。
二、鏜孔
鏜孔是加工陶瓷棒過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵工藝,用于制作內(nèi)腔異型構(gòu)件或承接桿。由于陶瓷棒硬度高、易破碎,鏜孔過(guò)程中需要精細(xì)化的操作技能以及高技術(shù)設(shè)備。
1. 特點(diǎn)
鏜孔的切削速度相對(duì)較低,其功率通常在2KW左右。通常采用液體冷卻的方法進(jìn)行加工,以降低溫度。
2. 注意事項(xiàng)
(1)鏜刀應(yīng)選擇合適的刀桿和切削刃,以保證加工精度和表面質(zhì)量。
(2)加工時(shí)須注意液體冷卻,防止陶瓷棒因過(guò)熱損壞。
(3)合理的加工參數(shù)設(shè)置可以提高加工效率和保證工藝質(zhì)量。
三、車削
該設(shè)備的車削是將氧化鋯陶瓷棒的外形特征切削下來(lái),使得陶瓷棒能夠符合設(shè)備要求或者樣品要求。車削工藝需要注意的細(xì)節(jié)有很多。
1. 特點(diǎn)
該設(shè)備的車削速度較快,可達(dá)到2000m/min,但進(jìn)給量較小。陶瓷棒的硬度較高,所以車削時(shí)需使用固硬度較高的硬質(zhì)合金刀片。
2. 注意事項(xiàng)
(1)車刀刃口應(yīng)選擇合適的刀刃,并選擇合適的刀桿和刀片。
(2)車削時(shí)應(yīng)保持陶瓷棒的表面干凈和穩(wěn)定,并注意冷卻以保護(hù)設(shè)備和工件。
(3)調(diào)整好合理的加工參數(shù),以提高車削質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
四、磨削
陶瓷棒的磨削是制作氧化鋯陶瓷材料的常見(jiàn)加工手段,可在對(duì)陶瓷棒進(jìn)行細(xì)微加工時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì),同時(shí)因?yàn)樘沾砂粲捕雀、破壞性好,所以磨削前處理預(yù)備的工作必不可少。
1. 特點(diǎn)
陶瓷棒的磨削通常采用超硬磨削材料,研磨速度較低,研磨質(zhì)量要求較高。通常采用水冷卻的方式進(jìn)行研磨。
2. 注意事項(xiàng)
(1)磨削前應(yīng)對(duì)陶瓷棒經(jīng)行平頂并去毛刺處理,避免研磨后出現(xiàn)拉出線條現(xiàn)象。
(2)選擇合適的磨削工藝及研磨選材,確保研磨出的陶瓷棒表面平滑光潔,符合計(jì)劃設(shè)備要求。
(3)加工中應(yīng)充分注意細(xì)節(jié)處,如超硬磨削材料選材、研磨壓力及feed rate等因素的選擇。有些陶瓷棒由于尺寸較小,需要進(jìn)行特殊的加工方法和設(shè)備選擇。
綜上所述,氧化鋯陶瓷棒的加工工藝多樣,各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都需要結(jié)合具體品種及加工對(duì)象來(lái)制定不同的加工方案。在加工陶瓷棒時(shí),需要注意細(xì)節(jié)、保證精度,尤其是在選材及社保等方面需要格外注意,不然就會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致加工不合格,從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
各種噴涂的比較
陶瓷棒噴涂\等離子噴涂\粉末噴涂性能比較
性能 |
陶瓷棒噴涂 |
等離子噴涂 |
粉末噴涂 |
顆粒速度(m/s) |
152 -244 |
240 |
30 |
氣流速度(m3/h) |
71 |
4.2 |
11 |
火焰/等離子溫度 |
2760℃ |
5500℃ |
2200℃ |
顆粒狀態(tài) |
全熔(最重要) |
半熔及全熔 |
半熔/不熔 |
分子間結(jié)合強(qiáng)度 |
極佳 |
良 |
不良 |
耐磨性 |
4倍 |
1倍 |
0.20倍 |
對(duì)工件注入熱量 |
高 |
低 |
高 |
沉積率(%) |
57-77 |
20-60 |
50-60 |
沉積速度(kg/h) |
0.55-1.0 |
1-2.5 |
- |
硬度(HV) |
750-1250 |
950-1350 |
低 |
最高涂層厚度(mm) |
3.2 |
0.5 |
1.5 |
氣孔率(%) |
4-8 |
1-8 |
15-20 |
操作復(fù)雜程度 |
容易 |
復(fù)雜 |
容易 |
準(zhǔn)備時(shí)間(min) |
5 |
30以上 |
5 |
粗糙度 |
固定 |
可控制 |
可控制 |