CN107662274A - 一种陶瓷成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种陶瓷成型方法，包括以下步骤：1)、获得由陶瓷原料制成的平板毛坯；2)、将所述平板毛坯进行烧结，得到平面陶瓷产品；3)、将至少一个所述平面陶瓷产品置于模具中，压制成型，得到曲面陶瓷产品；压制温度的范围为：所述陶瓷原料的标准烧结温度以下400℃至所述陶瓷原料的标准烧结温度。本发明提供的方法，利用陶瓷产品在特定高温下可拉伸、弯曲、压缩等蠕变特性，直接将平面陶瓷产品压制成型，得到曲面陶瓷产品，制作过程中原料浪费少，原料利用率较高，从而使陶瓷产品的制作成本较低。

Description

一种陶瓷成型方法

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，特别涉及一种陶瓷成型方法。

背景技术

陶瓷材料是采用天然矿物(如：黏土、长石、石英)和/或合成化合物作为原料，经过配料、混料、成型和高温烧结制成的一类无机非金属材料。陶瓷材料由于具有熔点高、硬度强、耐磨性佳、化学性质稳定等优点，而被应用于建筑、卫生、机械、化工等各个领域。尤其需要指出的是，近年来，由于陶瓷材料本身的一系列性能优势和现代陶瓷技术的快速发展，一些具有特殊功能的现代陶瓷材料在汽车部件、火灾警报器、耐高温喷嘴等多种精密零件的制造中，得到了广泛应用。这些陶瓷零部件除了需要在机械强度、热学性质、化学稳定性甚至生物安全性等方面满足一定的要求，通常还需要满足较为精密的形状要求，比如外部形状为具有一定弧度的曲面。

陶瓷材料的制造，一般采用以下方法：选取原料，按照一定比例进行配料，并将原料粉碎、研磨、充分混合成粉体；加水或其他溶剂将粉体制成坯料；对坯料进行成型，制备具有特定形状的毛坯；对毛坯再进行高温烧结制得陶瓷材料。但是，毛坯在高温烧结时容易发生形变，因此，这种传统方法不适合用于制作加工精度要求较高的陶瓷产品。

现有技术中，对加工精度要求较高的，带有曲面的陶瓷产品，通常采用以下方法制作：通过配料、混料等工序制备粉体；将粉体加水或其他溶剂制成坯料并进行成型过程，制备一个较厚的毛坯；对毛坯进行高温烧结；最后，通过数控加工等机械方式对陶瓷材料进行加工，以此使陶瓷产品具有特定的曲面。但是这种方法原料浪费较多，原料的利用率较低，从而使陶瓷产品的制作成本较高。

发明内容

本发明实施例公开了一种陶瓷成型方法，用于解决对加工精度要求较高的带有曲面的陶瓷产品制作成本较高的问题。技术方案如下：

一种陶瓷成型方法，包括以下步骤：

1)、获得由陶瓷原料制成的平板毛坯；

2)、将所述平板毛坯进行烧结，得到平面陶瓷产品；

3)、将至少一个所述平面陶瓷产品置于模具中，压制成型，得到曲面陶瓷产品；压制温度的范围为：所述陶瓷原料的标准烧结温度以下400℃至所述陶瓷原料的标准烧结温度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或玻璃陶瓷、或含稳定剂的纳米氧化锆陶瓷。

在本发明的一种更为优选实施方式中，在所述陶瓷为纳米氧化锆陶瓷的情况下，所述陶瓷原料为含稳定剂的纳米氧化锆粉体，其中，所述稳定剂包括：三氧化二钇、二氧化铈、三氧化二钪、氧化钙、氧化镁中的至少一种。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述平板毛坯的成型方法包括干压成型方法、流延成型方法、注射成型方法、等静压成型方法中的至少一种。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述平板毛坯的厚度为0.05mm～2mm。

在本发明的一种更为优选实施方式中，在所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或纳米氧化锆陶瓷的情况下，烧结温度为1300℃～1600℃。

在本发明的一种更为优选实施方式中，步骤3)具体为：将两个所述平面陶瓷产品叠加置于模具中，同时压制成型，得到曲面陶瓷产品。

在本发明的一种更为优选实施方式中，步骤3)中通过模具的重力压制成型，或通过外力压制成型。

本发明提供的一种陶瓷成型方法，利用陶瓷产品在特定高温下可拉伸、弯曲、压缩等蠕变特性，直接将平面陶瓷产品压制成型，得到曲面陶瓷产品，制作过程中原料浪费少，原料利用率较高，从而使陶瓷产品的制作成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中压制前陶瓷产品和模具的位置示意图；

图2为本发明实施例1中压制后陶瓷产品和模具的位置示意图；

图3为本发明实施例2中压制前陶瓷产品和模具的位置示意图；

图4为本发明实施例2中压制后陶瓷产品和模具的位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种陶瓷成型方法，包括以下步骤：

1)、获得由陶瓷原料制成的平板毛坯；

2)、将所述平板毛坯进行烧结，得到平面陶瓷产品；

3)、将至少一个所述平面陶瓷产品置于模具中，压制成型，得到曲面陶瓷产品；压制温度的范围为：所述陶瓷原料的标准烧结温度以下400℃至所述陶瓷原料的标准烧结温度。

需要说明的是，本发明中所述的陶瓷是指采用天然矿物(如：黏土、长石、石英)和/或合成化合物作为原料，经过配料、混料、成型和高温烧结制成的一类无机非金属材料。优选的，所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或玻璃陶瓷、或纳米氧化锆陶瓷。其中，所述玻璃陶瓷是指经高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料，例如：二硅酸锂玻璃陶瓷、四硅酸云母玻璃陶瓷。在所述陶瓷为纳米氧化锆陶瓷的情况下，所述陶瓷原料为含稳定剂的纳米氧化锆粉体，其中，所述稳定剂包括：三氧化二钇、二氧化铈、三氧化二钪、氧化钙、氧化镁中的至少一种；优选地，所述含稳定剂的纳米氧化锆粉体为三摩尔钇稳定纳米氧化锆粉体。进一步需要说明的是，上述陶瓷原料均可直接市售获得，本领域技术人员直接购买即可。

可以理解的是，获得由陶瓷原料制成的平板毛坯的方法有很多，本发明在此不作具体限定。例如，可以先选取原料，通过配料、混料等工序制备粉体，将粉体加水或其他溶剂制成坯料并进行成型，制得平板毛坯；也可以直接将粉体原料加水或其他溶剂制成坯料并进行成型，制得平板毛坯。优选的，平板毛坯的成型方法可以采用干压成型方法、流延成型方法、注射成型方法、等静压成型方法中的至少一种。其中，干压成型方法、流延成型方法、注射成型方法和等静压成型方法均属于本领域的现有技术，并无特殊之处，因此，本发明在此不作详细描述。所述平板毛坯的厚度优选为0.05mm～2mm。

将所述平板毛坯进行烧结，得到平面陶瓷产品。本领域技术人员可以理解的是，上述烧结是指将平板毛坯在低于熔点的高温下进行加热，使平板毛坯变成具有一定的几何形状和强度的烧结体的过程。具体的，平板毛坯在高温作用下，通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递的作用，在微观上出现气孔减小、晶体长大现象，在宏观上出现体积收缩、强度提高的现象，最终变成具有一定的几何形状和强度的烧结体；需要说明的是，在所述陶瓷为玻璃陶瓷的情况下，上述烧结是指将平板毛坯加热到特定温度，使各向均质的玻璃态材料中出现晶核的产生及生长，最终使平板毛坯具有一定的几何形状和强度的过程。烧结后得到的平面陶瓷产品的密度一般大于等于其理论密度的90％，其中，理论密度是指陶瓷材料在无孔状态下的密度，即陶瓷材料在不受气孔、杂质等其它物质的影响下的密度。进一步需要说明的是，烧结属于本领域的现有技术，不同种类陶瓷材料的烧结参数对于本领域技术人员来说是公知的，本发明在此不作具体限定。优选的，在所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或纳米氧化锆陶瓷的情况下，烧结温度为1300℃～1600℃。

将至少一个所述平面陶瓷产品置于模具中，压制成型，得到曲面陶瓷产品。可以理解的是，所述模具包括阴模和阳模；在实际应用中，将烧结得到的平面陶瓷产品置于阴模和阳模之间。本发明技术方案中在压制时需要将平面陶瓷产品和模具升温到所述陶瓷原料的标准烧结温度以下400℃至所述陶瓷原料的标准烧结温度，例如：某陶瓷原料的标准烧结温度为1500℃，则压制时需要将该平面陶瓷产品升温至1100℃～1500℃。其中，陶瓷原料的标准烧结温度是指将陶瓷原料烧结至密度达到其理论密度的90％以上时所需的温度，陶瓷原料的标准烧结温度一般可以通过查阅购买陶瓷原料时附带的说明书获得。之所以要升温到这个温度范围，是因为在这个温度范围内，平面陶瓷产品具有可拉伸、弯曲、压缩等蠕变特性，可以被压制。如果平面陶瓷产品的温度太高，会影响成型后陶瓷的性能，而温度如果太低，则平面陶瓷产品不具有蠕变特性，无法被压制。在实际应用中，本领域技术人员可以先将平面陶瓷产品置于模具中，然后将平面陶瓷产品与模具一起升温，也可以分别加热平面陶瓷产品和模具，然后将升至一定温度的平面陶瓷产品置于模具中，本发明对此不进行限定。

当平面陶瓷产品置于模具中并升温至上述温度范围后，将平面陶瓷产品压制成型，得到曲面陶瓷产品。具体的，当模具本身较重时，可以在常压下通过模具的重力压制成型，例如：将平面陶瓷产品置于阴模之上，平面陶瓷产品上放置阳模，当平面陶瓷产品温度上升至上述温度范围后，平面陶瓷产品可形变，因此当阳模自身较重时，阳模下的平面陶瓷产品会因为阳模的重力因素缓慢发生形变，然后逐渐贴合到模具上，形成阴阳模具的表面形态。此外，实际应用中，还可以借助外力压制成型，也就是说，在模具上施加一定的外力，利用外力对高温下的平面陶瓷产品进行挤压，使平面陶瓷产品发生形变，形成阴阳模具的表面形态；本领域技术人员可以理解的是，对于某种陶瓷原料来说，当温度越高，所需压制的压力越小，实际压制过程中，具体的压力值可以根据陶瓷原料、压制温度以及成型后产品的要求等因素来确定，本发明对此不进行限定。

在实际应用中，如果平面陶瓷产品较薄，为了提高生产效率，可以将多个平面陶瓷产品平面与平面进行叠加置于模具中，同时压制成型，得到曲面陶瓷产品；其中，上述平面是指陶瓷产品面积最大的面；例如，将两个平面陶瓷产品平面与平面进行叠加置于模具中，同时将两个平面陶瓷产品压制成型，得到两个曲面陶瓷产品。

下面将通过具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例中所用的陶瓷原料均市售可得。

实施例1

1)、将钇稳定纳米氧化锆粉体放入干压模具中，进行干压成型，得到平板毛坯，其中，干压成型的温度为25℃，压力为130MPa，平板毛坯的厚度为0.05mm；

2)、将平板毛坯在1500℃下烧结1小时，得到平面纳米氧化锆陶瓷产品；

3)、将平面纳米氧化锆陶瓷产品1置于模具中，如图1所示，阴模2在最下面，平面纳米氧化锆陶瓷产品1放置在阴模2上，阳模3放置在平面纳米氧化锆陶瓷产品1上，将平面纳米氧化锆陶瓷产品1和模具同时升温至1500℃，利用阳模3自身的重力将平面纳米氧化锆陶瓷产品1压制成型，得到曲面纳米氧化锆陶瓷产品，如图2所示。

实施例2

1)、将钇稳定纳米氧化锆粉体放入干压模具中，进行干压成型，得到平板毛坯，其中，干压成型的温度为25℃，压力为130MPa，平板毛坯的厚度为0.05mm；

2)、将平板毛坯在1500℃下烧结1小时，得到平面纳米氧化锆陶瓷产品；

3)、将两个平面纳米氧化锆陶瓷产品1叠加置于模具中，如图3所示，阴模2在最下面，两个平面纳米氧化锆陶瓷产品1平面与平面进行叠加放置在阴模2上，阳模3放置在叠加后的平面纳米氧化锆陶瓷产品1上，将平面纳米氧化锆陶瓷产品1和模具同时升温至1100℃，然后在阳模3上施加0.5MPa的压力将两个平面纳米氧化锆陶瓷产品1同时压制成型，得到两个曲面纳米氧化锆陶瓷产品，如图4所示。

实施例3

1)、将氧化铝增强氧化锆粉体放入温等静压模具后，进行温等静压成型，得到平板毛坯，其中，温等静压成型的温度为150℃，压力为180MPa，平板毛坯的厚度为2mm；

2)、将平板毛坯在1300℃下烧结1小时，得到平面氧化铝增强氧化锆陶瓷产品；

3)、将平面氧化铝增强氧化锆陶瓷产品和模具分别升温至1100℃，然后将平面氧化铝增强氧化锆陶瓷产品置于模具中，在模具上施加0.2MPa的压力将平面氧化铝增强氧化锆陶瓷产品压制成型，得到曲面氧化铝增强氧化锆陶瓷产品。

从上述各实施例可以看出，本发明提供的一种陶瓷成型方法，利用陶瓷产品在特定高温下可拉伸、弯曲、压缩等蠕变特性，直接将平面陶瓷产品压制成型，得到曲面陶瓷产品，制作过程中原料浪费少，原料利用率较高，从而使陶瓷产品的制作成本较低。

以上对本发明所提供的一种陶瓷成型方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护。

Claims (8)

1.一种陶瓷成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、获得由陶瓷原料制成的平板毛坯；

2)、将所述平板毛坯进行烧结，得到平面陶瓷产品；

3)、将至少一个所述平面陶瓷产品置于模具中，压制成型，得到曲面陶瓷产品；压制温度的范围为：所述陶瓷原料的标准烧结温度以下400℃至所述陶瓷原料的标准烧结温度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或玻璃陶瓷、或纳米氧化锆陶瓷。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述陶瓷为纳米氧化锆陶瓷的情况下，所述陶瓷原料为含稳定剂的纳米氧化锆粉体，其中，所述稳定剂包括：三氧化二钇、二氧化铈、三氧化二钪、氧化钙、氧化镁中的至少一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平板毛坯的成型方法包括干压成型方法、流延成型方法、注射成型方法、等静压成型方法中的至少一种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平板毛坯的厚度为0.05mm～2mm。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述陶瓷为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、或氧化铝增强氧化锆陶瓷、或纳米氧化锆陶瓷的情况下，烧结温度为1300℃～1600℃。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)具体为：将两个所述平面陶瓷产品叠加置于模具中，同时压制成型，得到曲面陶瓷产品。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤3)中通过模具的重力压制成型，或通过外力压制成型。