Zirkonia-Keramik bietet zahlreiche Vorteile und wird in industriellen und alltäglichen Anwendungen weit verbreitet eingesetzt. Aufgrund ihres hohen Schwierigkeitsgrades sind sie jedoch relativ schwierig zu verarbeiten. Anfangs konnten Zirkonia-Keramikmaterialien aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und mechanischen Eigenschaften nur durch Schleifen verarbeitet werden. Mit dem Fortschritt der Bearbeitungstechnologien können nun eine Vielzahl von Techniken ähnlich der Metallverarbeitung zur Bearbeitung von Keramikmaterialien verwendet werden.

Hier ist ein ausführlicher Blick auf die praktischen Verarbeitungsmethoden für Zirkonoxidkeramik:

Schneideverarbeitung

Schneiden ist die am häufigsten verwendete Methode in der Metallverarbeitung, und auch Keramik hat ähnliche Verarbeitungstechniken.

Das Schneiden von Zirkonoxidkeramik ist sowohl für halbsinterte als auch vollständig gesinterte Keramiken anwendbar.

Für halbsinternde Keramiken zielt das Schneiden darauf ab, die Bearbeitungszugabe für vollständig gesinterte Keramiken zu minimieren, um so die Bearbeitungseffizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.

Schleifen und Polieren

Diese Methode wird hauptsächlich zur Oberflächenbearbeitung von Zirkonoxidkeramik verwendet.

Schleifen und Polieren sind ultrapräzise Bearbeitungsmethoden, die freie Schleifmittel verwenden, um Material fein von der Oberfläche zu entfernen.

In der Ultra-Präzision und Veredelung von Keramikmaterialien, insbesondere bei der Präzisionsbearbeitung von Keramikkugeln, die für Keramiklager verwendet werden, sind Schleifen und Polieren unverzichtbar.

Junjie Ceramics kann spiegelähnliche Oberflächen auf Zirkonoxidkeramik erreichen, und viele solcher Produkte wurden bereits an Kunden geliefert.

ELID Grinding - ELID-Schleifen

ELID (Electrolytic In-Process Dressing) Schleifen ist ein neuartiger Schleifprozess.

Das Prinzip besteht darin, Elektrolyse zu verwenden, um das Metallbindungsmittel des Schleifscheiben während des Schleifens zu kleiden. Elektrolytisches Schleiffluid wird zwischen der Schleifscheibe und der Werkzeugelektrode gegossen, und es wird ein gepulster Gleichstrom angelegt. Dieser Prozess entfernt allmählich das Metallbindungsmittel durch anodische Auflösung und legt die Schleifkörner auf der Oberfläche der Scheibe frei, um deren Schärfe während des Schleifens zu erhalten.

Obwohl dieser fortschrittliche Prozess noch nicht weit verbreitet ist, zeigt er signifikante Vorteile bei der Verarbeitung von Zirkonoxidkeramik.

Plastizitätsbasierte Verarbeitung

Traditionelle Materialentfernungsverfahren beinhalten in der Regel brüchige oder plastische Entfernungsmechanismen.

Sprödes Entfernen erfolgt durch Rissausbreitung und -kreuzung, während plastisches Entfernen das Scheren von Spänen zur Erzeugung von Materialfluss beinhaltet. Für Metalle sind plastische Schneidmechanismen leicht zu erreichen. Jedoch führen spröde Materialien wie technische Keramik und optisches Glas oft zu sprödem Entfernen unter traditionellen Verarbeitungsmethoden, was zu einer schlechten Oberflächenqualität führt.

In der Keramikverarbeitung kann eine sehr geringe Schnitttiefe eine plastische Entfernung ermöglichen, wodurch der Entfernungsmechanismus von sprödem Bruch zu plastischer Verformung übergeht.

Ultraschallverarbeitung

Die Ultraschallbearbeitung beinhaltet das Anwenden von Ultraschallschwingungen auf das Werkzeug oder das Werkstück, wobei flüssige oder pastöse Schleifmittel zwischen Werkzeug und Werkstück eingeführt werden.

Mit leichtem Druck drückt das Werkzeug gegen das Werkstück, um Material zu entfernen.

Hohe Kosten, geringe Effizienz und begrenzte Präzision

Obwohl es verschiedene Methoden zur Verarbeitung von Zirkonoxidkeramik gibt, macht die hohe Härte des Materials die Verarbeitung kostspielig, ineffizient und weniger präzise.

Halbsinterierte oder kalzinierte Zirkonoxidkeramiken werden in der Regel grob mit Schneidverfahren bearbeitet, während nach dem Sintern das Schleifen für die Feinbearbeitung verwendet wird.

Große Verarbeitungszulage

Je nach spezifischer Anwendung von Zirkonoxidkeramik kann die Bearbeitung vollständig umgangen werden, wobei das Schleifen direkt auf die gesinterten Körper angewendet wird, um eine präzise Gestaltung zu erreichen.

Während die Verarbeitungsschritte für Zirkonoxidkeramik ähnlich denen für Metallteile sind, ist die Verarbeitungszugabe für Keramik erheblich größer.

Halbsinternde oder kalzinierte Keramiken haben oft Probleme wie unzureichende Festigkeit, Oberflächenfehler oder schlechte Klemmung, die es verhindern, die gewünschte Endform zu erreichen.

Aufgrund des ungleichmäßigen Schrumpfens während des Sinterns dürfen die Abmessungen der Grobbearbeitung nicht den endgültigen Abmessungen nahe kommen, sondern müssen einen erheblichen Spielraum für die Feinbearbeitung lassen.

Für Metalle liegt die Feinbearbeitungszugabe in der Regel im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters, die für Wärmebehandlung oder Oberflächenskalierung berücksichtigt werden. Im Gegensatz dazu erfordern Zirkonoxidkeramiken Zugaben von mehreren Millimetern oder sogar über zehn Millimetern, was die Produktivität erheblich reduziert und die Produktionskosten erhöht.

Hohe Werkzeugkosten

Die Kosten für Schneidwerkzeuge sind ein bedeutendes Problem bei der Verarbeitung von Zirkonoxidkeramik. Für das Schneiden sind teure gesinterte Diamant- oder CBN (kubisches Bornitrid) Werkzeuge erforderlich, und Diamantschleifscheiben dominieren die Feinbearbeitung.

Die Werkzeugkosten für Zirkonoxidkeramik sind zehn- bis hundertmal höher als die für Metallschneidwerkzeuge.

Die Festigkeit von Zirkonoxidkeramik ist sehr empfindlich gegenüber den Verarbeitungsbedingungen, was es schwierig macht, eine hocheffiziente Verarbeitung zu erreichen. Daher ist der Gesamtverarbeitungskosten für Zirkonoxidkeramik wesentlich höher als für herkömmliche Materialien.