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新瓷|先进陶瓷成型前前粉体的关键预处理环节

发布日期: 2026-08-06 10:50:25 浏览量: 1
先进陶瓷的性能很大程度上在粉体处理阶段就已决定。先进陶瓷(氧化锆、氧化铝、氮化铝、碳化硅等)粉体预处理,核心目标:除杂、控粒径与分布、改善分散性、调控浆料流变、提升坯体致密度与均匀性,避免后续烧结开裂、气孔、变形,主要分为以下几大核心环节。
 一 
粉体制备段

01
粉体合成 / 制备

获得原料粉体的源头工序,直接决定粉体的纯度、粒度、形貌和相组成。常见路线:

  • 固相法:高温固相反应、自蔓延高温合成(SHS),工艺简单但粒径偏粗;
  • 液相法:共沉淀、溶胶-凝胶、水热/溶剂热法,粒度细、均匀、活性高,是先进陶瓷最常用的路线;
  • 气相法:化学气相沉积、等离子体合成,纯度极高但成本高。
02
粉碎细磨

把粉体磨到目标粒径,提高比表面积和烧结活性。设备包括球磨、搅拌磨、振动磨、气流磨。关键注意点是防止磨介引入杂质——磨 Al₂O₃ 就用 Al₂O₃ 球,磨 ZrO₂ 就用 ZrO₂ 球。

03
粒度分级

磨完的粉体粒度分布往往过宽,需要分级去掉粗颗粒和过细粉,获得窄分布。手段有干/湿筛分、水力旋流分级、气流分级。窄分布有利于后续致密化。

 二 
粉体改性段
01
纯化除杂

去除前序工序引入的有害杂质(尤其 Fe、Si 等)。磁选除铁质、酸洗溶出金属杂质、去离子水反复洗涤。对于高性能结构/功能陶瓷,杂质含量常需控制在 ppm 级。

02
表面改性

改善粉体分散性、防团聚,并增强与有机添加剂(粘结剂、分散剂)的相容性。方法包括无机包覆(如 SiO₂、Al₂O₃ 包层)、硅烷偶联剂处理、有机酸/聚合物接枝。纳米粉体尤其依赖这一步。

 三 
成型前处理段
01
配料混合

按配方把主成分粉体、烧结助剂、第二相均匀混合,同时加入粘结剂、塑化剂、分散剂。干混用 V 型/三维混合机,湿混用球磨或搅拌磨(更均匀)。均匀度直接决定烧结体显微结构的均一性。

02
干燥

湿法混料后需脱去水分或溶剂,同时避免硬团聚。常用烘箱干燥、喷雾干燥(一次成型+干燥)、冷冻干燥(保持分散性最好)。

03
造粒

细粉流动性差、难以均匀充填模具,需制成具有一定强度和粒度的球状颗粒。喷雾干燥造粒最普遍,也有压片-破碎造粒、挤出造粒。造粒粉要有良好的流动性和合适的松装密度。

04
筛分

造粒后控制最终粒度分布、打散结块,剔除过粗或过细的部分,保证成型时充填均匀、密度一致。至此得到的就是成型用粉体,可进入干压、等静压、注塑、流延等成型工序。

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