4.2陶瓷注射成型技术解析
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陶瓷胶态注射成型技术摘要:结合注射成型和凝胶注模成型技术的优点,发明了陶瓷胶态注射成型技术,实现了水基非塑性浆料的注射成型。
经过研究表明:通过调节工艺中的各项参数和添加适当的助剂,可以实现陶瓷浆料的可控固化;加入应力缓释剂调节高分子网络结构,能有效降低坯体中的内应力,制备出大尺寸陶瓷部件;利用胶态注射成型技术与设备,不仅能实现规模化大批量生产,而且产品具有较高的可靠性,具有广阔的应用前景。
关键词:胶态注射成型;水基非塑性浆料;可控固化;内应力;应力缓释剂Colloidal Injection Molding of CeramicsAbstract:Colloidal injection molding of ceramics(CIMC) is a new ceramic forming technique,which combines the advantages of gel-casting and injection molding, to achieve a non-plastic water-based slurry injection.After the study show that;all kinds of lectors which effect solidification of slurry is studied and then we can control solidification course.Internal stress of green body is also studied and large-size ceramic component can be got by adding moderator.So high performance ceramics with complex shape is manufactured by CIMC technique with high reliability,high automation and low cost.Key words:colloidal injection molding;injection molding;controllable solidification;stress;stress release agent引言随着技术的进步,高性能陶瓷以其优异的耐高温、高强度、耐磨损、耐腐蚀等性能和优点被广泛地应用于工业、国防、机械、石油、汽车、家用电器等各个领域的候选材料。
一文了解陶瓷粉末注射成型
精密陶瓷是近三十年材料科学领域中迅速发展起来的一大分支。
但陶瓷材料本身固有的高硬度、低韧性使其不能进行普通的变形加工,机械加工也很困难。
常规的粉末冶金工艺已不能满足要求,而注射成型工艺在很大程度上解决了这个问题。
陶瓷粉末注射成型(简称CIM)是近代粉末注射成型技术的一个分支,是从现代粉末注射成型技术中发展起来的一项新型成型技术,它具有一次性成型复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、易于实现生产自动化和产品性能优异的特点,弥补了传统粉末冶金工艺的不足。
图1 陶瓷注射成型机及注射成型示意图
1. 陶瓷粉末注射成型的技术特点
从技术特点来说,陶瓷粉末注射成型和金属粉末注射成型类似,理论上任何形式的陶瓷粉末原料,如ZrO2、Al2O3、Si3N4等,都能利用CIM工艺制造形状复杂、精度高的产品。
CIM的基本工艺过程如图2所示。
图2 CIM的基本工艺过程[1]
综合国内外文献及研究生产现状和趋势,可以归纳出陶瓷粉末注射成型工艺的主要特点如下:
(1)可自由地直接制备几何形状复杂的制品。
(2)成形周期短,仅为浇注、热压成型时间的几十分之一至几百分之一,坯件的强度高,可自动化生产,生产过程中的管理和控制也很方便,适宜大批量生产。
陶瓷注塑工艺嘿,你知道吗?在陶瓷的世界里,有一种超级酷的工艺,那就是陶瓷注塑工艺。
这工艺啊,就像是一场陶瓷材料的奇妙变身秀。
我有个朋友,他是个陶瓷爱好者,叫小李。
有一次,我们在他的工作室里聊天。
他拿着一个精致的陶瓷小摆件,跟我说:“你看这小玩意儿,造型这么复杂,你猜是怎么做出来的?”我就瞎猜呗,什么手工捏制之类的。
他就大笑起来:“你可太外行了,这是用陶瓷注塑工艺做出来的。
”我当时就愣住了,陶瓷还能注塑?这就好比你告诉我木头能像塑料一样被注模成型一样神奇。
陶瓷注塑工艺,简单来说,就是把陶瓷粉末和一种特殊的粘结剂混合在一起。
这粘结剂就像是一个神奇的胶水,把那些原本松散的陶瓷粉末紧紧地团结在一起。
你想啊,陶瓷粉末就像一群散兵游勇,各自为政,而粘结剂一出现,就像一个厉害的指挥官,把它们编排得整整齐齐。
我跟着小李去参观了一个陶瓷工厂,那里正在进行陶瓷注塑的生产。
那些陶瓷粉末细得呀,就像面粉一样。
工人师傅把陶瓷粉末和粘结剂按照精确的比例混合在一个大容器里。
这个比例可重要了,就像做饭的时候盐和糖放多少是有讲究的一样。
如果粘结剂放多了,那做出来的陶瓷可能就不够坚硬;要是放少了呢,可能就没办法很好地成型。
然后啊,这个混合好的原料就被送到注塑机里。
注塑机就像一个大力士,把原料使劲地注射到模具里。
这模具就像是一个陶瓷的梦想家园,规定了陶瓷最终的形状。
模具的形状千奇百怪,有像花朵一样的,有像小动物的,还有各种复杂的几何形状。
我就问工人师傅:“这模具的精度得有多高啊?”师傅笑着说:“那可是相当高啊,差一点都不行。
要是模具精度不够,那做出来的陶瓷就会有瑕疵,就像一件漂亮衣服上有个补丁一样难看。
”在注塑完成后,就到了脱脂的阶段。
这脱脂就像是给陶瓷来一场减肥运动。
因为之前的粘结剂虽然在成型的时候起了很大的作用,但是现在它就变成了多余的东西。
这个过程得小心翼翼的,就像照顾一个娇嫩的小婴儿。
温度和时间的控制都非常关键。
如果脱脂不完全,在后面烧制的时候就会出大问题,陶瓷可能会出现裂缝或者变形。
- 1 - 空石膏模注浆放浆坯体图1 空心注浆陶瓷注浆成型技术一、概述注浆成型是利用石膏模的吸水性,将具有流动性的泥浆注入石膏模内,使泥浆分散地粘附在模型上,形成和模型相同形状的坯泥层,并随时间的延长而逐渐增厚,当达到一定厚度时,经干燥收缩而与模壁脱离,然后脱模取出,坯体制成。
注浆成型是一种适应性大,生产效率高的成型方法。
凡是大型、形状复杂、不规则或薄胎等制品,均可采用注浆成型法来生产,因此注浆成型在日常陶瓷、工业美术瓷、卫生洁具瓷及现代陶瓷等领域得到广泛应用。
(一)注浆成型的方法l、基本注浆方法(1)空心注浆(单面注浆) 该方法用的石膏模没有型芯。
操作时泥浆注满模型经过一定时间后,模型内壁粘附着具有一定厚度的坯体。
然后将多余泥浆倒出,坯体形状在模型内固定下来,见图 1 所示。
这种方法适用于浇注小型薄壁的产品,如陶瓷坩埚、花瓶、管件、杯、壶等。
空心注浆所用泥浆密度较小,一般在1.65-1.8g/cm 3 ,否则倒浆后坯体表面有泥缕和不光滑现象。
其它参数如下: 流动性一般为10-15 秒稠化度不宜过大(1.1-1.4) 细度一般比双面注浆的要细,万孔筛筛余0.5%--1%。
(2)实心注浆(双面注浆) 实心注浆是将泥浆注入两石膏模面之间(模型与模芯)的空穴中,泥浆被模型与模芯的工作面两面吸收,由于泥浆中的水分不断减少,因此注浆时必须陆续补充泥浆,直到穴中的泥浆全部变成坯时为止。
显然,坯体厚度与形状由模型与模芯之间的空穴形状和尺寸来决定,因此没有多余的泥浆倒出。
其操作过程如下图所示: - 2 - 该方法可以制造两面有花纹及尺寸大而外形比较复杂的制品:如盅、鱼盘、瓷板等。
实心注浆常用较浓的泥浆,一般密度在1.8g/cm 3 以上,以缩短吸浆时间。
稠化度(1.5 -2.2),细度可粗些,万孔筛筛余1%--2%。
2、强化注浆法为缩短注浆时间,提高注件质量,在两种基本注浆方法的基础上,形成了一些新的注浆方法,这些方法统称为强化注浆。
陶瓷粉末注射成型技术哎,你听说过陶瓷粉末注射成型技术吗?这玩意儿可真是高科技啊,我最近在研究这个,感觉自己都快成半个专家了。
你知道吗,这技术就是把陶瓷粉末和有机粘结剂混合在一起,然后注射到模具里成型。
听起来简单,但里面的门道可多了去了。
我记得有一次,我和老李在实验室里捣鼓这个,他一边搅拌着那些粉末,一边嘴里念叨着:“这玩意儿要是弄不好,可就全废了。
”我看着他那副认真的样子,忍不住笑出声来:“老李,你这架势,不知道的还以为你在炼丹呢!”他瞪了我一眼,说:“你小子别笑,这可比炼丹难多了。
”那天我们试了好几次,每次出来的成品都不太理想。
要么是密度不够,要么是表面有瑕疵。
老李急得直挠头,我看着他那副模样,心里也跟着着急。
后来我们决定换个思路,调整了一下粘结剂的比例,结果还真成了!看着那件完美的陶瓷制品从模具里取出来,我和老李都乐坏了,差点没抱在一起庆祝。
这技术虽然复杂,但做出来的东西可真是漂亮。
我记得有一次,我们用这技术做了一批陶瓷饰品,拿到市场上卖,结果一下子就被抢光了。
那些顾客都说,这东西既精致又耐用,比那些普通的陶瓷制品强多了。
我听了心里那个美啊,感觉自己这几个月的辛苦没白费。
不过,这技术也有它的局限性。
比如,对材料的要求特别高,稍微有点杂质就会影响成品的质量。
还有,成型后的脱脂和烧结过程也很关键,稍有不慎就可能前功尽弃。
所以,每次做实验的时候,我都特别小心,生怕出什么差错。
有一次,我和老李在实验室里忙活了一整天,结果还是没成功。
我累得瘫坐在椅子上,老李却还在那儿琢磨。
我看着他那副认真的样子,心里突然有种说不出的感动。
这老李,平时看着大大咧咧的,但做起事来还真是一丝不苟。
后来,我们终于找到了问题的关键,调整了一下工艺流程,结果一下子就成功了。
那天晚上,我和老李一起去喝了顿酒,庆祝我们的胜利。
酒桌上,老李拍着我的肩膀说:“小子,咱们这回可算是摸到门道了,以后可得好好干,别辜负了这门技术。
”我听了,心里暖洋洋的,感觉自己肩上的担子更重了。
陶瓷的注射成型技朮随着现代陶瓷越来越多地被应用在先进热机组件上,注射成型以其适于大批量生产复杂形状陶瓷制品而倍受重视。
现代陶瓷在高温强度和耐磨性等方面具有优异的性能,但其硬度很大,采用机械加工成本极高,而采用注射成型技朮,由于坯体的成型形状接近制品的最终形状,使得这一问题得到了解决。
尽管许多工艺都可用来制造陶瓷,但对于高尺寸精度、复杂形状陶瓷制品的大批量生产,仅可通过粉浆浇注和注射成型来实现,而后者更快。
陶瓷的注射成型技朮有着诸多优点,用它制备复杂形状陶瓷组件,不仅产品尺寸精度高、表面条件好,而且省去了后加工操作,降低了生产成本,缩短了生产周期,还具有自动化程度高,适合于大规模生产的特点。
该工艺一般包括下列步骤:陶瓷粉的选取﹔粘结剂的选取﹔陶瓷粉与粘结剂的均匀混合﹔注射成型﹔脱脂(脱粘结剂)﹔烧结。
其中,脱脂是成功的关键。
1原料1.1陶瓷粉的选取陶瓷粉的特性如颗粒形貌、粒度分布、平均粒径、比表面以及表面自由能等对整个工艺的其它环节都有很大的影响﹝6~8﹞。
理想的陶瓷粉应该具有如下特点:(1)粒度分布宽,平均粒径小,适于快速烧结。
(2)以球形(或等轴)为主,填充密度高,有足够的粒间摩擦,以避免变形。
(3)表面洁净,无团聚。
(4)无毒害,低成本。
1.2粘结剂的选取粘结剂能使粉末填充成预期形状,它对整个工艺有重要的影响。
理想的粘结剂应具备下列特点:(1)在成型温度下纯粘结剂的粘度在0.1Pa.s以下,流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度。
(2)为惰性物质,与粉体无反应。
(3)在成型和混合温度以上才分解,分解产物无毒性、腐蚀性且残余灰分少。
(4)膨胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低。
(5)符合环保要求,价廉,安全﹔不吸湿,无易挥发组分,贮藏寿命长。
目前使用的大多数粘结剂可分为3类:蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。
表1列出了各类粘结剂的典型成分。
表1陶瓷注射成型用粘结剂的成分蜡基粘结剂通常含3、4种组分。
陶瓷注射成型陶瓷注射成型(咱ectlon m°1ding〉技术是目前国际上发l+最快、应用最广泛的陶瓷零+,/件精密制造技术.该成型方法的工艺原理是通过在陶瓷粉料巾加入一定量的聚合物及其它添加剂组元,赋子陶瓷粉料与聚合物相似的流动性,采用压力注射的方法制成各种形状的制品,从而解决复杂形状制品的成型。
注射成型的工艺流程主要包括注射浆料的制各、压力注射、脱脂及后续加工,其巾浆料的制备和成型制品的脱脂是整个成型工艺过程的关键。
|;注射浆料的制备注射浆料的制各,即将可烧结的陶瓷粉料与合适的有机添加剂按一定配比在一定温度下均匀混炼,然后T燥、造粒,得到可用于注射成型的浆料。
有机添加剂包括热塑性树脂、石蜡等具有不闸性质和功能的有机物。
针对注射成型的工艺特点,注射浆料的基本要求包括;在满足流动性的前提下尽可能高的陶瓷固相含量,陶瓷粉料在有机载体巾稳定均匀地分散,有机添加剂在随后的脱脂工艺巾易于除去等。
制备上述注射浆料的关键是选用合适的陶瓷粉料和有机添力口齐。
注射成型对陶瓷粉料①陶瓷粉料注射成型对陶瓷粉料的要求主要包括;a较宽的粒度分布(可有效降低浆料的相对黏度);b较小的平均粒径(适于快速烧结);c以球形(或等轴)颗粒为主(填充密度高〉;d 无团聚(团聚会降低浆料的流动性);e无毒害、低成本。
②有机添加剂有机添加剂通常是指由数种有机物混合而成的黏结剂.它能使粉末填充成顸期形状,凶而对整个工艺过程有重要影响。
理想的黏结剂应具各下列特点;a在成型温度下具有较低的黏度(01Pas),流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度;b为惰性物质,与粉体无反应;c在成型和混合温度以上才分解,分解产物无毒性、瘸蚀性且残余灰分少;d热胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低;e环保、价廉、安全。
陶瓷注射成型刘明亮(武汉理工大学材料学院武汉市湖北省430000)摘要:陶瓷注射成型是一种近净尺寸陶瓷可塑成型方法,是当今国际上发展最快、应用最广的陶瓷零部件精密制造技术。
详细阐述了陶瓷注射成型技术的关健因素,重点介绍了粘结剂、注射成型及脱脂等关健工艺及其研究现状,并在此基础上评价和展望了该技术的发展前景。
关键词:陶瓷注射成型;粘结剂;脱脂;现状Ceramic Injection MoldingLiu mingliangAbstract: Ceramic injection molding (CIM) is a near-net-shape forming process for fabricating ceramic components, which is extensively used in fabricating parts with high precision and complex shape and received great attention now. In this paper, the key steps of CIM are detailedly reviewed. Their research status and the techno1ogies involved including binder,injection process,debinding and so on are discussed. At last, the development of injection molding technology is also evaluated.Keywords:ceramic injection molding; binder; debinding; status20世纪以来,特别是二次世界大战以后,随着原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展,对于材料的高温、高耐磨、多功能等性能要求越来越苛刻,而先进的工程陶瓷所具有的优点基本上能满足上述的苛刻条件。
陶瓷注塑成型工艺介绍引言:陶瓷注塑成型工艺是一种常用于制造复杂形状陶瓷制品的方法。
它结合了注塑成型和陶瓷材料的特性,能够生产出高精度、高强度的陶瓷制品。
本文将介绍陶瓷注塑成型的原理、工艺流程以及应用领域。
一、原理:陶瓷注塑成型是将陶瓷粉末与有机物质(如聚乙烯醇)混合,形成可塑性较好的糊状物料。
然后,将糊状物料注入注塑机的料斗中,通过高温高压的作用,使其在模具中形成所需的形状。
最后,通过烧结过程,将有机物质燃尽,使陶瓷粉末结合成致密的陶瓷制品。
二、工艺流程:1. 原料准备:选择适合的陶瓷粉末和有机物质,并按照一定比例混合均匀。
2. 糊化:将混合后的原料与适量的水混合,形成糊状物料。
3. 注塑成型:将糊状物料注入注塑机的料斗中,通过高温高压的作用,使其在模具中形成所需的形状。
4. 烧结:将注塑成型后的陶瓷制品放入烧结炉中,进行高温烧结,使陶瓷粉末结合成致密的陶瓷制品。
5. 表面处理:根据需要,对陶瓷制品进行抛光、喷涂等表面处理工艺。
三、应用领域:陶瓷注塑成型工艺广泛应用于以下领域:1. 电子器件:陶瓷注塑成型可以制造出高精度、高绝缘性能的电子器件,如陶瓷基板、陶瓷封装等。
2. 汽车工业:陶瓷注塑成型可以制造出高强度、高耐磨性的汽车零部件,如陶瓷刹车片、陶瓷活塞环等。
3. 医疗器械:陶瓷注塑成型可以制造出生物相容性好、耐腐蚀性能强的医疗器械,如人工关节、牙科种植体等。
4. 能源领域:陶瓷注塑成型可以制造出高温、耐腐蚀的能源设备,如陶瓷燃烧器、陶瓷热交换器等。
结论:陶瓷注塑成型工艺是一种重要的陶瓷制造方法,它能够满足复杂形状、高精度、高强度的陶瓷制品需求。
随着技术的不断进步,陶瓷注塑成型工艺在各个领域的应用将会越来越广泛。
相信在不久的将来,陶瓷注塑成型将为我们带来更多的惊喜和突破。
陶瓷注射成型工艺我呀,就跟你唠唠这陶瓷注射成型工艺。
这东西,可有点意思。
我第一次见这陶瓷注射成型的时候,那场面,就像看到一个魔术师在变戏法。
你看那陶瓷原料,原本是干巴巴、硬邦邦的粉末,就像咱们冬天地里那些干土坷垃似的。
那些搞这个工艺的人呢,就把这陶瓷粉末和一些黏黏糊糊的东西混合在一起。
那些黏糊的东西就像是胶水一样,把陶瓷粉末紧紧地抱住。
那些工人啊,就把这些混合好的东西放进一个机器里。
那机器长得有点怪,就像一个铁盒子张大了嘴,等着吃这些原料呢。
我就凑到跟前看,旁边有个老师傅,脸黑黑的,皱纹就像老树皮一样。
他看我好奇,就跟我说:“这机器啊,可厉害着呢。
它能把这些原料变得像面团一样软乎乎的。
”我就问他:“老师傅,这咋就能变得像面团呢?”老师傅嘿嘿一笑,露出一口不太整齐的牙,说:“这机器里面有个螺杆,就像擀面杖一样,不停地搅啊搅,就把那些原料搅得均匀了,软乎了。
”然后呢,这软乎乎的原料就被注射到模具里了。
那模具也是各种各样的,有圆的,有方的,还有奇奇怪怪形状的。
就像咱们小时候玩泥巴,把泥巴放进不同形状的盒子里,就能做出不同形状的东西来。
这注射的时候啊,那原料就像听话的小虫子一样,哧溜一下就钻进模具里了。
我就又问老师傅:“这就成了吗?”老师傅摆摆手,说:“哪有那么简单啊。
”这注射完了之后,还得把这些成型的东西从模具里拿出来。
这拿出来也不容易呢,就像从一个紧巴巴的口袋里掏东西一样,得小心翼翼的,不然就容易把这刚成型的陶瓷给弄坏了。
拿出来之后啊,还得进行烧结。
这烧结就像是给陶瓷做一次大变身。
原本软乎乎、有点松垮的东西,经过高温这么一烧,就变得硬邦邦的了,就像一个柔弱的人经过锻炼变得强壮起来一样。
而且啊,这烧结之后的陶瓷,表面光滑得很,就像小姑娘的脸蛋一样,光溜溜的。
这陶瓷注射成型工艺啊,虽然看起来麻烦,但是能做出很多复杂又好看的陶瓷产品。
你看那些精致的陶瓷小摆件,说不定就是这么做出来的呢。
这工艺啊,就像是一门独特的手艺,在陶瓷的世界里,开辟出了一条不一样的路。