氧化鋁陶瓷憑借 “硬、耐、穩(wěn)” 的特性，成為現(xiàn)代工業(yè)中替代金屬、塑料的關(guān)鍵材料，隨著工藝進步，其在精密制造、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用還在持續(xù)拓展。

氧化鋁陶瓷的生產(chǎn)工藝需經(jīng)過原料處理、成型、燒結(jié)等核心環(huán)節(jié)，不同工藝適用于不同形狀、尺寸和性能要求的產(chǎn)品。

一、原料制備工藝

原料純度和粒度直接影響最終產(chǎn)品性能，是生產(chǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)：

粉末制備

通常采用氧化鋁粉末（純度根據(jù)產(chǎn)品需求選擇，如 95% 氧化鋁陶瓷需純度≥95% 的粉末），粒度多為微米級（1~5μm），超細粉末（納米級）可提高燒結(jié)后致密度，但成本較高。

粉末需經(jīng)過球磨（用氧化鋁球或氧化鋯球研磨）、混合（加入粘結(jié)劑、分散劑等助劑），制成均勻的漿料或粉體，確保后續(xù)成型均勻。

造粒

對于干壓成型等工藝，需將粉末制成顆粒（粒徑 0.1~1mm），通過噴霧干燥法實現(xiàn)：漿料經(jīng)霧化后在熱風(fēng)中干燥，形成流動性好的球形顆粒，便于模具填充。

二、成型工藝（核心環(huán)節(jié)，決定產(chǎn)品形狀）

根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜度、尺寸精度和批量需求，選擇不同成型方法：

1. 干壓成型

原理：將造粒后的粉體裝入模具，通過壓力機施加軸向壓力（10~50MPa），壓制成坯體（生坯）。

特點：

優(yōu)勢：工藝簡單、效率高、成本低，適合批量生產(chǎn)。

局限：僅適用于簡單形狀（如圓片、圓柱、方塊），且坯體密度不均勻（中心與邊緣密度差異大），尺寸不宜過大（大型產(chǎn)品易開裂）。

應(yīng)用：墊片、小型軸承、研磨球等。

2. 等靜壓成型

原理：將粉體裝入彈性模具（如橡膠模），放入高壓容器，通過液體介質(zhì)（油或水）施加均勻的各向同性壓力（50~300MPa），使粉體致密成型。

特點：

優(yōu)勢：坯體密度均勻（無方向性），可成型較大尺寸或復(fù)雜形狀（如長棒、異形件），強度高于干壓成型坯體。

局限：設(shè)備成本高，生產(chǎn)周期較長（裝模、加壓、脫模步驟多）。

應(yīng)用：大型耐磨襯板、長條形熱電偶保護管。

3. 注漿成型

原理：將陶瓷漿料（水分含量 30%~50%）注入石膏模具，模具吸附漿料中的水分，使?jié){料在模具內(nèi)壁形成坯體，干燥后脫模。

分類：

實心注漿：模具無型芯，適合簡單實心件；

空心注漿：模具帶型芯，適合空心薄壁件（如管道、坩堝）。

特點：

優(yōu)勢：適合復(fù)雜形狀、薄壁件（如異形管、腔體件），成本較低，模具（石膏模）易制作。

局限：坯體強度低（需緩慢干燥避免開裂），尺寸精度較低（石膏模易磨損），生產(chǎn)效率中等。

應(yīng)用：實驗室用坩堝、異形截面管道。

4. 注塑成型

原理：將陶瓷粉末與熱塑性樹脂（如聚乙烯、石蠟）混合，加熱熔融后注入金屬模具，冷卻固化成型，脫脂（去除樹脂）后燒結(jié)。

特點：

優(yōu)勢：可成型高精度、復(fù)雜異形件（如帶小孔、凹槽的結(jié)構(gòu)件），尺寸精度可達 ±0.1mm，適合批量生產(chǎn)。

局限：工藝復(fù)雜（需控制脫脂速率，避免坯體開裂），成本較高（金屬模具昂貴）。

應(yīng)用：電子連接器、精密齒輪、醫(yī)療器械部件。

5. 擠壓成型

原理：將可塑性漿料（加入粘結(jié)劑后呈泥狀）通過擠壓機的模具口擠出，形成連續(xù)的條形、管狀坯體，切割后干燥燒結(jié)。

特點：

優(yōu)勢：適合長條形、管狀等規(guī)則截面產(chǎn)品（如陶瓷棒、管道），生產(chǎn)效率高，可連續(xù)成型。

局限：截面形狀單一（受模具限制），復(fù)雜截面難以成型。

應(yīng)用：陶瓷推桿、輸送管道。

三、燒結(jié)工藝（關(guān)鍵性能提升環(huán)節(jié)）

燒結(jié)是將成型坯體在高溫下加熱，使顆粒間擴散、融合，形成致密結(jié)構(gòu)的過程，直接影響陶瓷的強度、硬度等性能：

燒結(jié)溫度：根據(jù)氧化鋁含量調(diào)整，低鋁陶瓷（75%）約 1400~1500℃，高鋁陶瓷（99%）需 1600~1700℃。

氣氛控制：通常在空氣氣氛中燒結(jié)（氧化鋁化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與氧氣反應(yīng)），特殊需求下（如含易氧化成分）可在惰性氣氛（氮氣）中進行。

升溫速率：緩慢升溫（5~10℃/min），避免坯體因熱應(yīng)力開裂；高溫階段（如 1500℃以上）保溫 2~4 小時，確保顆粒充分融合。

冷卻控制：緩慢冷卻（尤其高鋁陶瓷），減少內(nèi)部應(yīng)力，避免開裂。

四、后續(xù)加工工藝

燒結(jié)后的陶瓷硬度極高（莫氏硬度 9），需用特殊工具加工：

切割：金剛石砂輪片或激光切割；

打孔：金剛石鉆頭或超聲波加工；

拋光：金剛石研磨膏拋光，可達鏡面效果（Ra≤0.02μm），用于精密密封面或光學(xué)部件。