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怎么把氧化锆陶瓷做得“光洁可人”?
日期:2022-09-14    浏览次数:
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对于氧化锆陶瓷大家都不陌生,它本身具备高耐磨性,摩擦系数低,耐磨性是氧化铝陶瓷的15倍,磨擦系数仅为氧化铝陶瓷的1/2,密度为6(氧化铝的密度只有3.9-4.0),质地细腻,经研磨加工后表面光洁度很高,可达▽9以上,呈镜面状。因此常有人夸它长得好,不仅光亮如镜而且手感温润如玉,就算作为首饰品都够资格。

怎么把氧化锆陶瓷做得“光洁可人”?

当镜子用都ok的氧化锆陶瓷手机背板

氧化锆陶瓷件之所以表面能够发亮,主要是因为光的镜面反射作用。镜面反射是光传播到物体表面时发生的反射方式之一,除此之外还有漫反射和方向反射,具体区别可看下方:

①镜面反射:如果物体表面光滑,平行光线射到光滑表面上时反射光线也是平行的,这种反射叫做镜面反射。

②漫反射:若物体表面粗糙,平行光线射到凹凸不平的表面上,反射光线射向各个方向,这种反射叫做漫反射。

③方向反射:介于漫反射和镜面反射之间反射称为方向反射,也称非朗伯反射,其表现为各向都有反射,且各向反射强度不均一。

很明显,要产生镜面反射,前提就是陶瓷件的表面光滑平整——表面越光滑,镜面效果越好;表面越粗糙,镜面效果则越差。

不过当然啦,氧化锆陶瓷做成这样并不单纯只是为了好看,而是因为陶瓷零件经过成型烧结后的表面会留有许多高低不平的凸峰和凹谷,因此必须要对其表面进行加工处理——也可以说“好看”只是氧化锆陶瓷精加工后的“副产品”。

怎么把氧化锆陶瓷做得“光洁可人”?

长得很好看的氧化锆研磨球

氧化锆“变亮”需要做的工作

影响氧化锆陶瓷表面平整度的因素有很多,主要分为:材料内部结构和外加工程度。材料内部结构包括:气孔、晶粒尺寸、液相等,它们对陶瓷表面平整度的影响分别如下:

①气孔:由于气孔会产生较高的光散射,因此应尽量降低孔隙率。造成气孔的原因除烧结温度不足晶体结构不够致密化外,还有成型等原因造成的大缺陷,如造粒粉在烧结时无法压碎导致晶粒不能完全靠近便形成气孔。

②晶粒尺寸:一般晶粒越细,陶瓷表面越平整,比如说氧化锆研磨球晶粒大多在0.3um-0.5um,氧化铝晶粒大多在1um-5um,因此氧化锆晶粒更细,表面平整度更高,也比氧化铝陶瓷更亮。

怎么把氧化锆陶瓷做得“光洁可人”?

95氧化铝球(左)和氧化锆球(右)的对比

图:泉润陶瓷

③液相:一般生产中为了降低陶瓷的烧结温度,会添加一些外加剂,一方面可以降低陶瓷的烧结温度,使晶粒细小;另一方面形成的液相也会像铺路面的沥青一样,使陶瓷表面平整度更高、更亮。

上面也提到了,陶瓷零件经过成型烧结后的表面会留有许多高低不平的凸峰和凹谷,因此氧化锆陶瓷为了提高产品的使用性能,还需进行研磨、抛光加工等操作对被加工表面材料产生微细去除作用——比如说可用作人造骨骼的产品就需要高表面光洁度以增加润滑性。以下是陶瓷机械抛光流程:

①粗抛阶段:借助大粒度磨粒的机械作用将陶瓷表面的较大凸起快速去除,通过缩短抛光时间来实现;

②半精抛阶段:采用粒度较小的磨粒将粗加工中未去除陶瓷微凸起部位,此时陶瓷表面具备一定的光洁度,能够适用一些精度要求不是特别高的陶瓷结构件;

③精抛阶段:在抛光液和微粉的联合作用下,将陶瓷表面抛光修正至客户所需的表面精度。

陶瓷抛光方式

表面粗糙度

一般抛光

0.8-1μm

普通抛光

0.2-0.3μm

特殊抛光

≤0.1μm

当表面精度越高,其加工成本也就越大,而机械抛光不但能将陶瓷尺寸与表面粗糙度控制精准,还能节约大量加工成本,所以机械抛光成为了提升陶瓷光洁度的主要工艺。精密陶瓷抛光除机械抛光外,还有化学抛光、电解抛光、超声波抛光、流体抛光、磁研磨抛光与电火花超声复合抛光等表面精度加工方式。

 

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