氧化鋯陶瓷刀具有堅(jiān)硬、耐磨、鋒利、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐腐蝕、不生銹、無污染、易清洗的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于廚具、醫(yī)療手術(shù)刀具、辦公刀具等領(lǐng)域。目前市場上的氧化鋯陶瓷刀一般是白色（白中透黃）和黑色，其中前者是氧化鋯陶瓷的本征色。

一、傳統(tǒng)黑色氧化鋯陶瓷刀工藝

通常國內(nèi)外制備黑色氧化鋯陶瓷刀一般采用在Y₂O₃部分穩(wěn)定ZrO₂（3Y-TZP）坯體中引入碳和著色劑，再干壓和等靜壓后燒制的工藝。

這種工藝存在兩大致命：其一，由于碳還原劑的存在，所制備的陶瓷體致密度及均勻性較差；其二，這種成型方法不能實(shí)現(xiàn)陶瓷的凈尺寸成型，不僅所制備的刀坯厚重，冷加工余量大，而且需要較高溫度和較長時(shí)間的燒結(jié)。

因此，需要較高溫度和較長時(shí)間的燒結(jié)，且成瓷后晶粒大小不一，開刃困難、易崩口，冷加工效率及成品率大為降低。

二、黑色氧化鋯陶瓷刀水基注凝成型工藝

水基注凝成型已被廣泛用于氧化鋁電子陶瓷基片等薄壁陶瓷的制備的，可以通過模具設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)薄壁和異型陶瓷坯體的成型。下文為大家介紹的工藝采用尖晶石型鈷黑高溫色料作為黑色呈色劑，采用水基注凝法，實(shí)現(xiàn)陶瓷刀坯近凈尺寸成型，可大大減少制件的后期機(jī)械加工量。

1、原料

選用廣東某廠的一種白色結(jié)晶性氣流粉末—Y₂O₃部分穩(wěn)定ZrO₂(3Y-ZrO₂)，要求其燒結(jié)溫度在1500-1550℃，燒結(jié)體積密度在6.00g/cm³,D50在0.3-0.5μm。鈷黑色料采用淄博某廠的一種穩(wěn)定性好的深黑色尖晶石型結(jié)構(gòu)色料。（注：具體工藝條件下要求的氧化鋯粉體或色料要求不同。）

鈷黑顏料用量：顏料用量需要通過實(shí)驗(yàn)室測試確認(rèn)，實(shí)驗(yàn)表明（詳見參考文獻(xiàn)），一般顏料的質(zhì)量百分比在2%-5%左右（與顏料種類也有關(guān)系），燒結(jié)溫度在1330℃-1520℃左右（與原料粉體等多種條件有關(guān)），不同的燒結(jié)溫度或不同的顏料用量對刀的致密度及顯色也有影響。

通常情況下，在一定的溫度范圍，隨著燒結(jié)溫度的降低，產(chǎn)品的體積密度將會(huì)下降。黑色鈷色料在一定量范圍能促進(jìn)氧化鋯陶瓷的致密化。

2、工藝流程圖

水基注凝成型工藝工藝路線圖

3、主要工藝流程說明

a.球磨。聚氨酯內(nèi)襯球磨機(jī)中料球的比例按1:1.5，按一定順序加入原料，研磨至產(chǎn)品符合要求后放出堅(jiān)料過篩，除去雜物。

b.注凝。從球磨罐中放出的漿料經(jīng)真空攪拌除氣后，加入適量得到催化劑和引發(fā)劑，澆注進(jìn)行多層玻璃組合模具中凝膠。

c.干燥。脫模后的凝膠氧化鋯坯片在脫水干燥過程中會(huì)有一定的收縮量，若脫水不均會(huì)造成坯片的嚴(yán)重變形或開裂而影響后期產(chǎn)品加工及質(zhì)量。

d.保濕。把已經(jīng)干燥透的氧化鋯坯片放入去離子中浸泡，根據(jù)坯片厚度確定浸泡時(shí)間長短，一般浸泡至坯片能夠沖壓即可。

e.沖壓。結(jié)合氧化鋯坯片的收縮率以及陶瓷刀尺寸的要求，將制好的模安裝

f.燒結(jié)。試驗(yàn)過程可采用箱式硅鉬棒高溫電窯，規(guī)?；a(chǎn)可使用單孔或雙孔推板窯，燒成溫度在1330-1520℃，承燒板及覆平板采用剛玉材質(zhì)。

g.加工。冷加工是黑色氧化鋯陶瓷刀研制的最后工藝，主要過程包括：液壓式自動(dòng)立式磨床平面磨、三箱落地式拋光機(jī)鏡面磨、液壓自動(dòng)端面磨刀機(jī)開大刃、二次表面拋光、落地金剛砂輪機(jī)開小刃（刀口）等。

三、產(chǎn)品特點(diǎn)

采用水基注凝成型工藝，采用鈷黑為色劑，在合適的條件下可制備出產(chǎn)品性能優(yōu)秀，后續(xù)加工量少的黑色陶瓷刀，可有效的減少陶瓷刀的材料損耗及加工費(fèi)用，讓陶瓷到的生產(chǎn)過程更加節(jié)能環(huán)保，品質(zhì)也更加優(yōu)質(zhì)溫定。

四、結(jié)語

水基注凝工藝看起來是也許簡單的，但合格成品卻不是容易做出來的，這跟工藝的條件控制有很大關(guān)系，因此產(chǎn)品不成功的，你需要一個(gè)更好的工藝支持。

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粉體圈 作者：小白

參考文獻(xiàn)：黑色氧化鋯陶瓷刀的研制，中材高新材料.