本文采用注凝成形工艺制备氧化锆陶瓷刀。以超细氧化锆粉为原料，加入丙烯酰胺（单体）、N，N-亚甲基双丙烯酰胺（交联剂）、过硫酸铵（引发剂）、四甲基乙二胺（催化剂）、JA-281分散剂及氨水制备出了固相含量52%的氧化锆基陶瓷悬浮体，经注凝成形，1500℃烧结。文中比较了不同规格的锆粉，并确认了较适用于注凝成形的锆粉。同时，检测了注凝干燥坯体及烧结样品的相关理化性能，并将其与干压冷等静压成形坯体进行对比。结果表明，悬浮体固化后颗粒仍保持原有的位置，坯体光滑致密无气孔。生坯抗弯曲强度为24.19MPa，高于干压冷等静压的15.24MPa，注凝坯体经1500℃烧结，样品吸水率为0%、体积密度为6.13g/cm3、抗弯强度为929.70MPa。
1、引言
氧化锆陶瓷刀首先由日本京瓷研制成功并投放市场，一经问世就受到人们的青睐和追捧，是近年来的高科技产品。氧化锆陶瓷刀独具玉石般丰润亮泽，时尚典雅，号称“贵族刀”。其刀刃锋利无比，耐磨性比钢刀高几十倍，堪称“永不磨损”。氧化锆陶瓷具有化学稳定性高、耐酸碱腐蚀、易清洗不生锈、切物无异味等特性，是典型的“绿色环保产品”。目前，在日本、美国及欧洲等发达国家已得到广泛应用，国内也有多家企业工业化生产氧化锆陶瓷刀，大量出口并作为贵重礼品相互馈赠[1]。
目前，国内外大多数企业都是以化学共沉淀法生产的3%Y2O3-ZrO2造粒粉为原料，采用干压成形法生产氧化锆刀坯。干压成形机械化程度高，因此成本低，生产效率高，但坯体密度低，结构不均匀，烧结时收缩率过大，容易变形、开裂，产品质量较差。为此，对于尺寸较大的刀坯，采用冷等静压工艺提高坯体密度和结构均匀性，以解决上述问题。但是这样无疑会增加设备和工艺成本，并大大降低生产效率。干压成形后，即使经过冷等静压，陶瓷坯体气孔分布一般在不同程度上仍会表现为多峰分布，坯体中难免会存在气孔缺陷，影响陶瓷刀的质量。本文采用水基料注凝成形法制备氧化锆陶瓷刀，凝胶注模成形是上世纪90年代发展起来的一种近净尺寸成形工艺，最早由美国橡树岭国家实验室Omatete O O等人提出[2]。该工艺可成形形状复杂、微观结构均匀、强度高、密度高的坯体，能直接进行机加工，明显优于其它复杂形状部件的成形工艺[3]，已在工程陶瓷领域得到广泛应用[4-7]。注凝成形的机理是通过外加有机单体和交联剂的聚合反应形成高分子网络结构而将陶瓷粉体原位固化定型。在此过程中，并不发生溶剂介质的散失，其体积基本不发生收缩变化，凝胶坯体的初始体积密度基本保持料浆本身的体积密度，是一种生产高质量的氧化锆陶瓷刀的理想工艺。
2、实验内容
2.1 实验原料
本实验所采用的原料有超细二氧化锆粉料、丙烯酰胺（CH2CONH2，AM）为有机单体、N，N'- 亚甲基双丙烯酰胺[（CH2CONH）2CH2，MBAM]为交联剂、JA-281为分散剂、采用过硫酸铵[（NH4）2S2O8，APS] 作引发剂、N，N - 四甲基乙二铵（TEMED）作催化剂、用氨水调节料浆pH值。
2.2 实验过程
按照表1的实验配方，将有机单体AM、交联剂MBAM和分散剂混合得到预混液，和陶瓷原料粉末一起搅拌，球磨得到高固相、低粘度的浆料，在有机物和陶瓷颗粒得到均匀的混合后加入催化剂TEMED 和引发剂APS，快速搅拌后注入模具，使悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维网络结构，从而使液态浆料转变成固态坯体，在50℃浆料固化形成凝胶。脱模后干燥，600℃脱脂，在硅钼棒高温电炉内1500℃保温2 h烧结致密化后得到陶瓷样品。
3、结果分析与讨论
3.1 不同粒径氧化锆粉对陶瓷刀性能的影响
以不同规格参数的锆粉为原料，采用固相含量相同，以及有机单体、交联剂、催化剂及引发剂的加入量均相同的注凝成形工艺制备氧化锆陶瓷刀，其品分别为A1、A2、A3。通过相同的干燥方式及烧成制度所制得的锆刀的各性能参数如表2所示。比较各样品的性能，选取较适合注凝成形所适用的锆粉。由表2可知，锆刀密度均在6.0g/cm3以上，吸水率、显气孔率均为0%，则说明锆刀均可于1500℃烧结致密化。随着氧化锆粉粒径的增加，锆刀的密度有所增加。由于在固相含量相同的条件下，随着锆粉粒度的减小，其浆料的稳定性及陶瓷粉料的分散性变差，导致料浆内气体含量升高，成形后坯体中的气孔增多导致坯体的烧结密度略微有所降低。固相含量相同，烧成收缩不同，可能是由于粉体本身的特性有关。而影响抗弯强度的主要因素有配方组成、烧成温度、晶粒尺寸和分布、玻璃相的分布、气孔的大小和分布等。由于配方组成、烧成温度一致，主要区别是粉体粒径。按理论而言，粉体粒径越细，成品烧结越致密，缺陷越少，抗弯强度越高。但是氧化锆存在相变，如果锆粉性能不稳定，可能导致烧成后的四方相氧化锆不稳定，在抗压过程中也许会导致氧化锆相变而使得抗弯强度减小。
同时，由表2可知，回收废料的抗弯强度不比新粉低，这主要是由于废料回收重新球磨，粉体颗粒同样可均匀分散，锆刀烧结致密，缺陷少。虽然采用回收废料制备锆刀性能不差，但是刀抛光后表面会存在斑点，影响美观，因此回收废料不适用于生产锆刀。
3.2 不同成形方法对氧化锆刀性能的影响
采用干压冷等静压与注凝成形两种不同成形工艺制备氧化锆刀的性能测试，其结果如表3所示。（下转第18页）由表3可知，注凝成形的生坯抗弯强度要比干压冷等静压的生坯抗弯强度大很多，这是由于注凝成形是在低粘度、高固相含量的粉体-溶剂悬浮液体系中加入少量的有机单体，然后利用催化剂和引发剂，使悬浮体中的有机单体交联形成三维网状结构，是液态浆料原位固化成形，从而得到具有粉体与高分子物质复合结构的高强度坯体。由于注凝成形所制备的浆料通过真空搅拌除气，注凝出的坯体致密度更高，注凝出的坯体缺陷少，烧成后的抗弯强度较干压冷等静压所得制品要高。
4、结论
（1） 注凝成形氧化锆刀比冷等静压成形生坯强度高2倍，烧成后强度提高15%以上，抛光后成品强度高15%以上。所以，注凝成形比冷等静压要好。
（2） 不同粒径的锆粉烧成后抗弯强度有细微区别，规律性不强，以0.2μm粒径成形制品各项性能最佳。
（3） 由于注凝法可以满足器件形状多样化、复杂化的要求，目前注凝成形工艺的应用正处于一个研究的热潮中。
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形制之上的 当代陶瓷艺术
排气管（2009-2013）陶瓷 图勒毕昂·卡瓦索伯
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■李婷
2014年5月24日至8月23日，由中国苏州金鸡湖美术馆、挪威工艺协会、挪威卑尔根KODE美术馆共同主办的“陶瓷媒介的‘形制之上’艺术作品展”在金鸡湖美术馆展出。
中国在明清时代的外销瓷，对作为北欧的挪威在手工艺以及日常生活方面有着很大的影响，至今在挪威的一些美术馆和博物馆中收藏有来自中国的陶瓷艺术品与外销瓷。许多挪威当代艺术家利用陶瓷材料进行创作，可以说是与中国传统艺术有着难以割舍的情结与联系。
以“形制之上”为主题的中国与挪威当代艺术家联展，聚集了中挪两国15位艺术家的34件作品。这次展览具有三个特征：首先这是苏州第一次比较集中地展示挪威当代艺术家的作品； 二是所有参展作品都是利用陶瓷作为材料，具有媒材上的规定性、独特性和专题性；三是所谓的“形制之上”，指涉的是参展作品超越了传统陶瓷艺术的形制与样式，即将中国传统的陶瓷作为当代艺术创作的一种材料，改变或扩展了以往对陶艺的审美习惯与方式。希望给观众提供一次传统文化资源在全球化境遇中，中、挪艺术家是如何进行实验与转化的以及作为陶瓷媒介在当代艺术创作语境中的多种可能性。
本次展览的策展人表示，当传统文化资源在后现代语境中遇到前所未有的挑战时，文化传承有时并不完全通过全盘继承的方式，它还表现在传统文化资源被不断地利用和改造，或已经成为整个文化传承的一部分。观众们可能在审视、鉴赏这次展览作品时就意识到，他们观看的作品已不是传统意义的陶瓷之作，而是中挪两国艺术家充分利用陶瓷这个载体，所创造出与传统工艺性的陶瓷艺术完全不同的作品，它们是经过利用和处理后“新”的视觉艺术，以及中国与挪威艺术家对陶瓷本身和所属文化内涵与符号的认知、利用、转化上的共性与差异性表现。因此，这次展览既是一次国际艺术的交流，也是在当下全球化过程中不同地域文化圈之间的相互对话。
陶瓷刀的保养方法
随着科技的发展和人们生活水平的提高，越来越多的高科技产品映入我们的生活。但是人们的使用方法却又不尽相同，当使用的方法正确的时候，可以充分的发挥它的作用，否则不仅没有发挥它的作用而且会缩短它的使用寿命。现在我们生活中使用的陶瓷刀就是一个例子，人们使用它的时候习惯了之前道具的使用方式，结果是一把陶瓷刀没用多久就报废了。所以我们要怎样使用和保养陶瓷刀具呢？
1、在削切的过程中不要扭曲刀;
2、请勿用陶瓷菜刀切冷冻(或未完全解冻)食品、生年糕、带骨肉以及鱼、蟹等硬物;
3、不要在洗碗机中洗陶瓷刀，可在清水中或用洗涤剂清洗，自然晾干;
4、使用中请对刀刃部分格外留意，刃部极其锋利;
5、请远离儿童，将菜刀放到幼儿无法接触到的地方保管,以免误伤;
6、请使用木制或塑料制的案板，避免在石质砧板上使用;
7、请勿在高空中抛下刀会让刀破碎;
8、请勿用刀砍、剁、敲、撬、摔和撞击，不要把刀当杠杆使用;
9、将陶瓷刀放在刀架、刀座或者其它稳定的环境中;
10、请勿自己试着磨刀;
11、请勿将菜刀放置在离火源过近的地方，以免塑料制的刀柄因此变形;
12、刀刃部分被污浊、染色等情况可用厨房用漂白剂浸泡。请勿用金属制的清洁球等擦拭，有可能因金属粉的作用导致刀刃变黑。
是的，做好以上几点，不仅能够充分享受陶瓷刀带来的好处，而且会更加发挥它的功能，让它物尽所用！
