对于氧化锆陶瓷大家都不陌(mo)生,它本(ben)身(shen)具备高(gao)耐磨性(xing),摩擦系数(shu)低,耐磨性(xing)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(zhi)有3.9-4.0),质地细腻,经研磨(mo)加工后(hou)表(biao)面(mian)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(bu)仅光亮如(ru)镜而(er)且手感温润如(ru)玉,就(jiu)算作为首饰品都够资格。
当镜子用都ok的氧化锆陶瓷手机背板
氧化锆(gao)陶瓷件(jian)之(zhi)所以表面能够发亮,主要是因为(wei)光(guang)的(de)镜(jing)面反(fan)(fan)射(she)(she)(she)作用。镜(jing)面反(fan)(fan)射(she)(she)(she)是光(guang)传播到物体表面时发生(sheng)的(de)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)方(fang)式之(zhi)一,除此之(zhi)外(wai)还有漫(man)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)和(he)方(fang)向反(fan)(fan)射(she)(she)(she),具体区(qu)别可看下方(fang):
①镜(jing)面(mian)(mian)反(fan)射(she)(she):如(ru)果物体(ti)表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)滑(hua),平行(xing)光(guang)(guang)线射(she)(she)到光(guang)(guang)滑(hua)表(biao)面(mian)(mian)上时(shi)反(fan)射(she)(she)光(guang)(guang)线也是(shi)平行(xing)的,这种反(fan)射(she)(she)叫做镜(jing)面(mian)(mian)反(fan)射(she)(she)。
②漫(man)反(fan)射(she):若物体表面粗糙,平(ping)行光线射(she)到凹凸不平(ping)的(de)表面上(shang),反(fan)射(she)光线射(she)向(xiang)各个方向(xiang),这种反(fan)射(she)叫做漫(man)反(fan)射(she)。
③方向(xiang)反射(she):介于漫反射(she)和镜(jing)面反射(she)之(zhi)间反射(she)称(cheng)为方向(xiang)反射(she),也称(cheng)非朗伯反射(she),其表现为各向(xiang)都有反射(she),且各向(xiang)反射(she)强度不(bu)均(jun)一。
很明显(xian),要产生镜面反射,前(qian)提就是陶瓷件的表面光滑平整——表面越光滑,镜(jing)面(mian)效果越(yue)好(hao);表面(mian)越(yue)粗(cu)糙,镜(jing)面(mian)效果则越(yue)差(cha)。
不过(guo)(guo)当然啦,氧(yang)化锆陶瓷做成(cheng)这样并不单纯只是为了好看,而是因为陶瓷零件经(jing)过(guo)(guo)成(cheng)型烧结后的表面会留(liu)有许多(duo)高(gao)低不平的凸峰(feng)和(he)凹谷,因此必须(xu)要对(dui)其表面进(jin)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”。
长得很好看的(de)氧化锆研磨球
氧(yang)化(hua)锆“变亮”需要做的工作
影(ying)响氧化锆陶瓷(ci)表面平(ping)整度的因素(su)有(you)很多,主要(yao)分为:材料内部结(jie)构(gou)和外加工程度。材料内部结(jie)构(gou)包括(kuo):气(qi)孔(kong)、晶粒尺寸、液(ye)相等(deng),它们对陶瓷(ci)表面平(ping)整度的影(ying)响分别如下:
①气孔(kong)(kong):由于气孔(kong)(kong)会(hui)产生较高的光散射,因此应(ying)尽(jin)量降(jiang)低孔(kong)(kong)隙率。造(zao)成(cheng)气孔(kong)(kong)的原(yuan)因除烧(shao)结温度不足(zu)晶体结构不够致密(mi)化外,还有成(cheng)型等原(yuan)因造(zao)成(cheng)的大缺陷,如(ru)造(zao)粒(li)粉在烧(shao)结时(shi)无(wu)法压碎导致晶粒(li)不能(neng)完全(quan)靠近便形(xing)成(cheng)气孔(kong)(kong)。
②晶(jing)粒尺(chi)寸(cun):一般晶(jing)粒越细,陶(tao)瓷表面(mian)越平整,比如(ru)说氧(yang)化锆研磨球晶(jing)粒大多在0.3um-0.5um,氧化铝晶粒大多在1um-5um,因此氧化(hua)锆(gao)晶粒更(geng)细(xi),表面(mian)平整度更(geng)高,也比氧化(hua)铝陶(tao)瓷(ci)更(geng)亮。
95氧(yang)化铝(lv)球(左)和氧(yang)化锆球(右)的(de)对比
图:泉润陶瓷
③液(ye)相:一般生产(chan)中为了降低陶(tao)瓷的(de)烧(shao)结(jie)温度(du),会(hui)添加(jia)一些(xie)外加(jia)剂,一方面(mian)可以降低陶(tao)瓷的(de)烧(shao)结(jie)温度(du),使(shi)晶(jing)粒细小;另一方面(mian)形(xing)成的(de)液(ye)相也(ye)会(hui)像铺路面(mian)的(de)沥(li)青一样,使(shi)陶(tao)瓷表(biao)面(mian)平整度(du)更(geng)高、更(geng)亮(liang)。
上面(mian)(mian)也提到了,陶(tao)瓷零件经过成型烧(shao)结后的(de)表(biao)面(mian)(mian)会留有许多高低不平的(de)凸峰和凹(ao)谷,因此氧化(hua)锆陶(tao)瓷为了提高产(chan)品的(de)使用性能,还需(xu)进行研磨、抛光加(jia)工(gong)等操作(zuo)对被加(jia)工(gong)表(biao)面(mian)(mian)材料(liao)产(chan)生微细(xi)去(qu)除作(zuo)用——比如说可用作(zuo)人造骨骼的(de)产(chan)品就需(xu)要高表(biao)面(mian)(mian)光洁度以(yi)增(zeng)加(jia)润滑(hua)性。以(yi)下是陶瓷机械抛(pao)光流程(cheng):
①粗(cu)抛(pao)阶(jie)段:借助大(da)粒度磨粒的(de)机械作用将陶(tao)瓷(ci)表面的(de)较大(da)凸(tu)起快速(su)去除,通过缩(suo)短抛(pao)光时(shi)间来(lai)实现;
②半(ban)精(jing)抛(pao)阶(jie)段:采用粒度(du)较(jiao)小(xiao)的(de)磨粒将粗(cu)加(jia)工中未去(qu)除陶瓷(ci)微(wei)凸(tu)起部位,此(ci)时陶瓷(ci)表(biao)面具备一(yi)定的(de)光洁度(du),能够(gou)适用一(yi)些精(jing)度(du)要(yao)求不是(shi)特别高的(de)陶瓷(ci)结构件;
③精抛阶段(duan):在抛光(guang)液和微粉的联(lian)合作用下,将陶瓷表面抛光(guang)修正至客户所需的表面精度(du)。
陶(tao)瓷抛光(guang)方(fang)式 |
表面粗糙(cao)度 |
一般(ban)抛光 |
0.8-1μm |
普通(tong)抛光(guang) |
0.2-0.3μm |
特殊抛光 |
≤0.1μm |
当表面(mian)(mian)精(jing)度越高,其加(jia)工(gong)成本(ben)也就越大,而机械(xie)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)不但能(neng)将陶(tao)瓷尺寸(cun)与表面(mian)(mian)粗糙度控制(zhi)精(jing)准,还能(neng)节约(yue)大量加(jia)工(gong)成本(ben),所以机械(xie)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)成为了提(ti)升陶(tao)瓷光(guang)(guang)(guang)洁度的主要工(gong)艺。精(jing)密陶(tao)瓷抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)除机械(xie)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)外,还有化学(xue)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、电(dian)解(jie)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、超声波抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、流体(ti)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)、磁研磨(mo)抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)与电(dian)火花超声复合抛(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)等表面(mian)(mian)精(jing)度加(jia)工(gong)方式。
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