氧化鋯陶瓷的性能源于其晶體結構相變（純氧化鋯在不同溫度下存在單斜相、四方相、立方相三種結構）但純氧化鋯在降溫時會因相變產生體積膨脹（約 3-5%）導致陶瓷開裂。

氧化鋯陶瓷的制備需經歷 “粉體預處理→成型→燒結→后加工” 四大核心環(huán)節(jié)，工藝控制直接影響最終產品的密度、強度、精度：

1. 粉體預處理（關鍵前提：保證粉體質量）

原料選擇：采用高純度氧化鋯粉體（純度≥99.5%），并按比例添加穩(wěn)定劑（如 3mol% 氧化釔，即 “3Y-ZrO?”，最常用的工業(yè)型號），通過球磨（用氧化鋯球避免雜質污染）實現均勻混合。

粉體改性：對混合后的粉體進行 “造粒”（添加少量粘結劑，如 PVA），制成流動性好的顆粒（粒徑 50-200μm），便于后續(xù)成型時均勻填充模具，避免產品出現空洞。

2. 成型工藝（決定產品初步形狀與密度）

根據產品尺寸、精度、批量需求，選擇不同成型方式：

干壓成型：適用于簡單形狀（如墊片、小尺寸軸承），將造粒后的粉體放入模具，通過液壓機加壓（10-30 MPa）成型，優(yōu)點是效率高、成本低，缺點是復雜形狀難以成型，密度均勻性較差。

等靜壓成型：適用于復雜形狀或大尺寸產品（如陶瓷刀具、種植牙基臺），將粉體裝入彈性模具（如橡膠模），放入高壓容器，通過液體（油或水）施加均勻壓力（50-200 MPa），優(yōu)點是密度均勻、產品強度高，缺點是效率較低、成本較高。

注射成型（CIM）：適用于精密、復雜形狀產品（如電子連接器、手表表殼），將氧化鋯粉體與高分子粘結劑（如石蠟、樹脂）混合制成 “喂料”，通過注射機注入模具，冷卻后得到 “生坯”，再通過 “脫脂”（去除粘結劑）后燒結，優(yōu)點是精度高（可達 ±0.1mm）、適合批量生產，缺點是工藝復雜、脫脂周期長。

3. 燒結工藝（核心環(huán)節(jié)：提升產品密度與強度）

脫脂（僅注射成型需要）：將生坯放入脫脂爐，通過加熱（100-600℃）或溶劑浸泡，去除其中的高分子粘結劑，避免燒結時粘結劑揮發(fā)導致產品開裂或變形。

燒結：將脫脂后的生坯或干壓 / 等靜壓成型的生坯放入高溫燒結爐（多為電爐或氣氛爐），在1400-1600℃ 下保溫數小時（具體溫度和時間根據產品尺寸調整），使粉體顆粒充分擴散、融合，形成致密的陶瓷體（密度可達 6.0-6.1 g/cm3，接近理論密度的 98% 以上）。

關鍵控制：燒結過程需嚴格控制升溫 / 降溫速率（避免溫差導致開裂），部分產品需在惰性氣氛（如氮氣）下燒結，防止高溫下氧化或雜質污染。

4. 后加工（滿足精密尺寸與表面要求）

切割 / 磨削：燒結后的陶瓷體硬度高，需用金剛石工具（如金剛石鋸片、砂輪）進行切割、磨削，加工至設計尺寸（如將陶瓷棒切割成軸承環(huán)，或磨削出精密配合面）。

拋光：對表面光潔度要求高的產品（如手機后蓋、光學窗口），需通過金剛石拋光液進行精細拋光，使表面粗糙度 Ra≤0.02μm，提升美觀度和使用性能（如減少磨損、提高透光性）。

表面處理：部分應用需進行表面改性，如醫(yī)療植入物需進行 “噴砂”（增加表面粗糙度，提高與骨組織的結合力），或電子部件需進行 “鍍膜”（如鍍金屬層實現導電）。