陶瓷注射成型技術

陶瓷注射成型(CeramicInjectionMolding，CIM)是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。陶瓷精密注射成型的制造過程主要包括四個環(huán)節(jié):(1)注射喂料的制備：將合適的有機載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥、造粒，得到注射用喂料;(2)注射成型：混煉后的注射混合料于注射成型機內被加熱轉變?yōu)檎吵硇匀垠w，在一定的溫度和壓力下高速注入金屬模具內，冷卻固化為所需形狀的坯體，然后脫模;(3)脫脂：通過加熱或其它物理化學方法，將注射成型坯體內的有機物排除;(4)燒結：將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結，獲得所需外觀形狀、尺寸精度和顯微結構的致密陶瓷部件。

  陶瓷注射成型工藝具有一系列突出的優(yōu)點:(1)成型過程機械化和自動化程度高、生產(chǎn)效率高、成型周期短、坯件強度高，生產(chǎn)過程中的管理和控制也很方便，易于實現(xiàn)大批量、規(guī)模化生產(chǎn);(2)可近凈成型各種幾何形狀復雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件，使燒結后的陶瓷產(chǎn)品無需進行機加工或少加工，從而減少昂貴的陶瓷加工成本;(3)成型出的陶瓷產(chǎn)品具有很高的尺寸精度和表面光潔度。因此，這種技術在國內外得到廣泛的研究和應用，特別是對尺寸精度高、形狀復雜的陶瓷制品的大批量生產(chǎn)，采用陶瓷粉末注射成型最有優(yōu)勢。

  在上世紀80年代，為了適應陶瓷發(fā)動機研制和渦輪轉子等高溫陶瓷部件制備的需求，陶瓷注射成型研究的重點是氮化硅、碳化硅等非氧化物高溫陶瓷部件，特別是發(fā)動機用Si3N4，SiC渦輪轉子、葉片和滑動軸承的注射成型制備，同時成功地制備出許多高性能，復雜形狀的高溫結構陶瓷產(chǎn)品，其中陶瓷渦輪轉子在日本和美國已用于賽車和軍用裝甲車等。目前，陶瓷注射成型已廣泛用于各種陶瓷粉料和各種工程陶瓷制品的成型。通過該工藝制備的各種精密陶瓷零部件，已用于航空、汽車、機械、能源、光通訊、生命醫(yī)學等領域。

  近幾年又發(fā)展起來陶瓷的微注射成型(MicroInjectionMolding)新技術。由于結構陶瓷具有優(yōu)異的力學、化學和耐高溫特性，在微電子產(chǎn)業(yè)和微機電系統(tǒng)中許多微型部件(幾十微米至1000微米)需采用結構陶瓷材料。相對于其它微加工技術，采用微注射成形將陶瓷或金屬粉末一次成形得到各種形狀的坯件，制造成本較低，效率高，因此已經(jīng)成為最有應用前景的一種先進微成型制造技術。目前，一些氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、羥基磷灰石以及氮化鋁的微型陶瓷部件已由低壓微注射成型法制成，其成形溫度為60～100℃，注射壓力為3～5MPa。

  可以預見，隨著陶瓷注射成型技術的不斷完善與發(fā)展，它必將成為精密陶瓷零部件中最有優(yōu)勢的制備技術。

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