氧化锆（ZrO2）陶瓷因其卓越的力学性能、化学稳定性和高温离子导电性，在从结构部件到功能元件的广泛领域中扮演着关键角色。然而，要将这种高性能材料塑造成精确、可靠的制品，其成型工艺本身就是一项巨大的挑战。材料的高熔点和固有的相变特性，要求工艺开发者必须在配方、制备和烧结的每一个环节都进行精密的控制。
目前，工业界主要依赖两条技术路径来应对这一挑战：泥浆浇注成型和热压注成型。这两种方法虽然都能实现复杂形状的制备，但其背后的原理、工艺控制点和适用场景却大相径庭。
泥浆浇注是一种经典的陶瓷成型技术，尤其适用于制备中空或形状相对复杂的结构件。其核心在于将陶瓷粉体悬浮在液体介质中形成稳定、流动的泥浆，再利用多孔模具（通常是石膏模）的吸水性，使泥浆在模壁上形成均匀的坯体。
对于氧化锆陶瓷，通常采用酸性泥浆体系。
一个典型的工艺流程始于原料的精细准备。以钙稳定氧化锆为例，高纯氧化锆与高纯氢氧化钙按95:5的质量比进行混合，经过细磨和压块后，在1250°C下保温4小时完成初步的稳定化处理。为了优化烧结性能，稳定后的料块需再次粉碎，并掺入约15%的单斜相氧化锆，进一步细磨至粒径小于3μm。
在此过程中，对杂质的控制极为严苛。若采用铁质球磨机，研磨后必须进行彻底的酸洗除铁，确保金属铁含量低于0.01%。这一步对于保证最终制品的电学性能和颜色纯度至关重要。原料的纯度、粒度分布及其均匀性是决定后续所有工序成败的基础，任何微小的偏差都可能在最终产品上被放大。
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泥浆的流变学特性是浇注成功的关键。工艺要求泥浆密度控制在1.9 ~ 2.1 g/cm³，同时将pH值精确维持在1.7 ~ 1.9的强酸性范围。这样的体系能确保氧化锆颗粒表面带有足够的正电荷，通过静电斥力实现颗粒间的良好分散，防止团聚，从而获得高流动性和稳定性的泥浆。
浇注操作本身与传统的氧化铝陶瓷类似，但氧化锆的高收缩特性要求模具的放尺率达到15%左右。坯体在石膏模中成型脱模后，并不能直接进入高温烧结，而是先在850°C下进行2小时的低温焙烧，以提高坯体强度并部分排除有机物。冷却后，通过砂纸等工具进行修坯整形，最后才在1800-1850°C的高温下，保温4至6小时完成致密化烧结。
泥浆浇注的核心在于通过精密的化学控制（pH值）和物理控制（密度），在常温常压下实现复杂形状的初步构建。
当应用场景转向2000°C级别的高温发热元件时，对材料的致密度、均匀性和可靠性提出了更高的要求。此时，热压注成型工艺便显示出其独特的优势。该技术通过将陶瓷粉料与热塑性粘结剂（如石蜡）混合，加热成可流动的蜡浆，再高压注射到金属模具中成型。
热压注的配方选择更为多样，可根据具体性能需求进行调整。例如：
配料同样需要混合细磨，要求粒径小于3μm的粉体比例不低于80%。与泥浆浇注不同，这里制备的是“熟料”。粉料与6%的聚乙烯醇（PVA）水溶液混合后，在100 MPa的压力下压制成块，再经过1730°C、保温4小时的高温处理，制成完全稳定的氧化锆熟料。
随后的二次细磨对粒度控制更为严格，要求小于10μm的颗粒占95%以上。那么，为何在热压注工艺中，对熟料的粒度分布要求如此苛刻？这是因为热压注依赖于蜡浆的流动性来填充模具，过粗或分布不均的颗粒会严重影响流动性及最终坯体的均匀性。
蜡浆的配制是整个工艺的技术核心。典型的配方为85%的稳定氧化锆干粉、13.5%的石蜡、1%的黄蜡和0.5%的混脂酸。这些组分在70 ~ 80°C下进行热混，形成无粉料团、无气泡的均匀蜡浆。
成型在热压注机上进行，金属模具的放尺率在13% ~ 15%之间，蜡浆温度需稳定在60 ~ 70°C。注射成型的坯体在进入烧结炉前，必须经过一个关键且棘手的步骤——脱蜡。坯体被置于填充有工业氧化铝粉的匣钵中，在1200°C下保温4小时，缓慢而彻底地排除石蜡等有机粘结剂。
最终的烧结通常采用吊挂方式，在1×10⁻⁵ kPa（1×10⁻⁴ mmHg）的高真空环境下，于1650°C保温3小时完成。对于性能要求更高的发热元件，国内已有成熟案例显示，可在钨棒炉中于2000°C下进行2小时的超高温烧成，以获得最佳的致密度和电学性能。
热压注工艺则将高分子化学（蜡基体系）与高温物理学相结合，为制造极端工况下的高性能功能陶瓷开辟了新的道路。它虽然流程更长、控制更复杂，却能实现泥浆浇注难以企及的尺寸精度和性能一致性。
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