多孔结构陶瓷因其高比表面积、优异渗透性和低热导率等特性，已成为半导体、生物医疗、航空航天等高端领域的核心材料。然而，其内部复杂的孔隙网络如同一把“双刃剑”，在赋予材料功能优势的同时，也带来了崩边率高、污染渗透、装夹失效等三大加工痛点。本文将结合前沿工艺与实践案例，系统解析多孔陶瓷加工的核心注意事项。
预处理阶段：孔隙防护是成败关键
多孔陶瓷的开放孔结构在加工中极易被污染，因此在加工前必须建立防护屏障。一种有效的方法是水浸润密封法，即将工件浸入纯净水中 5 分钟，使孔隙充满水分子，形成临时液膜屏障。这种方法可以阻止切削油和金属碎屑渗入孔道，实验证明能降低 90% 的油污残留，从而避免后期清洗困难及性能衰减。
在加工过程中，严禁使用油性冷却液，因为传统切削液会永久堵塞孔道。推荐采用干式切削或水基冷却系统，并在加工后立即用中性洗涤剂（如洗洁精）配合超声波清洗，最后以风干或低温烘烤（温度不超过 100℃）彻底去除水分。
装夹方案：刚性稳定与应力分散的平衡
多孔陶瓷的脆性要求装夹系统兼顾高精度与低应力。定制真空吸盘是一种理想的装夹方式，需满足透气性好（保障吸附力均匀）、平面度不超过 0.01mm/m²（防止局部翘曲）以及高粘结可靠性三大条件。对于异形件（如人工关节），可以采用硅胶模具包裹工件，分散夹紧力，降低微观裂隙产生的风险。在半导体氧化铝基板加工中，采用多孔陶瓷真空吸盘后，崩边率从 12% 降至 2.3%，效果显著。
加工参数策略：微力切削与动态调控
切削力控制是多孔陶瓷加工的核心挑战。主轴转速应控制在 18,000–30,000 RPM，过高转速会导致热应力裂纹；精加工时进给速度应控制在 200–400 mm/min，过快进给会导致边缘崩裂；切削深度应控制在不超过 0.1 mm（精加工），过深切削会导致层状剥落。碳化硅多孔陶瓷实验表明，当粒径从 300µm 降至 87µm 时，气孔率提升至 42.4%，但需要同步提高转速并降低进给量，以防止碎裂。
智能调控技术也是提升加工效率的关键。搭载声发射传感器的机床可以实时监测刀具磨损与切削振动，并动态调整参数。某企业引入自适应系统后，废品率从 35% 骤降至 2%，效果显著。
刀具选择：超硬材质与刃型优化
多孔陶瓷的孔隙导致非均质结构，加速刀具磨损。材质首选金刚石基刀具，例如 PCD（聚晶金刚石）刀具在加工氧化铝多孔陶瓷时，寿命较硬质合金提升 8 倍，孔径误差控制在 ±0.003mm 以内。纳米金刚石涂层刀具则适用于蓝宝石等超硬材料，表面粗糙度可达 Ra 0.05µm。
刃型设计也是关键，大前角（γ≥15°）可以减少切削阻力，锋利刃口则能有效抑制崩边，将崩边宽度控制在小于 50µm。
热管理：低温加工与局部散热
多孔结构加剧了热传导的不均性，容易引发热裂。因此，车间温度需控制在 20±2℃，水冷主轴温升不超过 5℃。微区冷却技术采用气雾混合冷却喷嘴定向喷射加工点（避免浸没孔隙），配合红外热像仪实时监控，确保温度梯度小于 100℃/mm。
后处理工艺：孔隙恢复与精度保障
后处理工艺对多孔陶瓷的性能至关重要。深度清洁时，采用超声波清洗（40kHz）配合中性溶剂，彻底清除孔隙内残留碎屑，禁用酸碱溶剂，避免腐蚀孔壁。低温干燥时，采用风干或 40℃ 暖风慢烘，防止急热导致微裂纹扩展，烘烤温度严禁超过 100℃，避免脱胶变形。在测量时，采用白光干涉仪或激光扫描替代接触式探针，避免测量压力损伤脆弱孔结构。
未来突破方向：跨学科技术融合
随着技术的发展，多孔陶瓷加工正朝着跨学科融合的方向发展。激光 - 雕铣复合加工技术通过激光局部软化陶瓷后再进行雕铣（专利 CN109382592A），可提升碳化硅加工效率 30%。香港科技大学开发的“表面张力辅助两步法”（STATS）仿生制造技术，通过 3D 打印有机骨架注入陶瓷前驱体，直接成型复杂多孔结构，规避了机械加工的风险。此外，基于深度学习的 AI 缺陷预判系统可以在微裂纹扩展前预警并停机，良品率提升空间可达 15%。
总结
多孔陶瓷加工的本质是与孔隙共舞的艺术。从预处理防护到微力切削，从超硬刀具到智能监控，每个环节都需要针对孔隙特性量身定制。随着跨学科技术的渗透，多孔陶瓷加工正从“经验试错”迈向“精准可控”，为下一代半导体、航发热端部件、植入医疗器件提供坚实的支撑。
