陶瓷成型工藝是將陶瓷原料按照實際生產的要求制作成規(guī)定尺寸和形狀以及一定強度的生坯,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。造就陶瓷制品形狀的傳統(tǒng)成型方法多種多樣,但典型的成型工藝主要包括有干壓成型、流延成型、注射成型、等靜壓成型、注漿成型、擠壓成型、熱壓鑄成型、凝膠注膜成型、直接凝固注模成型等。
1、干壓成型
干壓成型又稱模壓成型,是最常用的成型方法之一。干壓成型是將經過造粒、流動性好,顆粒級配合適的粉料,裝入金屬模腔內,通過壓頭施加壓力,壓頭在模腔內位移,傳遞壓力,使模腔內粉體顆粒重排變形而被壓實,形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。
影響干壓成型的主要因素:
(1)粉體性質:粒度、粒度分布、流動性、含水率等;
(2)粘結劑和潤滑劑的選擇;
(3)模具設計;
(4)壓制過程中壓制力、加壓方式、加壓速度與保壓時間。
綜上,如果坯料顆粒級配合適,結合劑使用正確,加壓方式合理,干壓法也可以得到比較理想的坯體密度。
優(yōu)點:
(1)工藝簡單,操作方便,周期短,效率高,便于實行自動化生產。
(2)坯體密度大,尺寸精確,收縮小,機械強度高,電性能好。
缺點:
(1)對大型坯體生產有困難,模具磨損大、加工復雜、成本高。
(2)加壓只能上下加壓,壓力分布不均勻,致密度不均勻,收縮不均勻,會產生開裂、分層等現(xiàn)象。但隨著現(xiàn)代化成型方法的發(fā)展,這一缺點逐漸被等靜壓成型所克服。
應用:特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備,如陶瓷密封環(huán)、閥門用陶瓷閥芯、陶瓷襯板、陶瓷內襯等。
2、流延成型
流延成型又稱為刮刀成型。它的基本原理是將具有合適黏度和良好分散性的陶瓷漿料從流延機漿料槽刀口處流至基帶上,通過基帶與刮刀的相對運動使?jié){料鋪展,在表面張力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜,坯膜的厚度主要由刮刀與基帶之間間隙來調控。坯膜隨基帶進入烘干室,溶劑蒸發(fā)有機黏結劑在陶瓷顆粒間形成網絡結構,形成具有一定強度和柔韌性的坯片,干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用。然后可按所需形狀切割,沖片或打孔,最后經過燒結得到成品。流延成型工藝可以分為非水基流延成型、水基流延成型、凝膠流延成型等。
工藝流程:包括漿料制備、流延成型、干燥、脫脂、燒結等工序,其中最關鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制。優(yōu)點:流延成型可制備出幾個微米至1000μm平整光滑的陶瓷薄片材料,且設備簡單,工藝穩(wěn)定,可連續(xù)操作,便于自動化,生產效率高,產品性能一致,因此是當今制備單層或多層薄片材料最重要和最有效的工藝。
缺點:粘結劑含量高,因而收縮率可達20%~21%。
應用:獨石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片、壓電陶瓷膜片、結構陶瓷薄片、電容器、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體,混合集成電路基片等。
3、注射成型
陶瓷注射成型是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。