氧化鋁陶瓷的注射成形技術(shù)

發(fā)布日期：[2023/10/26]

氧化鋁陶瓷亦稱(chēng)精密陶瓷、特種陶瓷、或高技術(shù)陶瓷。它是采用高度精選的原料，按照特殊的制造工藝生產(chǎn)，能精確控制化學(xué)組成和具有優(yōu)異性能的陶瓷。目前，氧化鋁陶瓷主要使用在高技術(shù)和尖端工業(yè)，如微電子、核反應(yīng)堆、航天、磁流體發(fā)電、人工骨和人工關(guān)節(jié)等方面。氧化鋁陶瓷在制造工藝上，應(yīng)當(dāng)滿足以下三方面的要求。①精選的原料要選用高純度的，顆粒應(yīng)盡可能的細(xì)；②嚴(yán)格控制化學(xué)成分。制造過(guò)程中要防止雜質(zhì)混入和成分本身的揮發(fā)，對(duì)燒結(jié)件的顆粒度、界面、氣孔等要嚴(yán)格控制，以達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定和具有再現(xiàn)性；③精確的形狀和尺寸。氧化鋁陶瓷制件一般不經(jīng)加工，直接使用，特別是陶瓷電子器件要求較高的精度。

氧化鋁陶瓷和普通陶瓷在成分和制造工藝上都有很大的差別。普通陶瓷經(jīng)過(guò)原料配制、坯料成形和窯爐燒成三道工序制成；而氧化鋁陶瓷大多采用粉末燒結(jié)法制造。在成形技術(shù)方面，由于陶瓷的硬度極高，難于切割加工，特別對(duì)于形狀復(fù)雜的非對(duì)型制品，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的增壓器轉(zhuǎn)子，骨骼、牙齒等生物陶瓷制品，在成形燒結(jié)以后即為成品，無(wú)需再加工。為了滿足這一要求，人們模仿高分子材料工業(yè)的注射成形技術(shù)生產(chǎn)塑料零件的方法，加工氧化鋁陶瓷制品，取得了滿意的效果。

陶瓷注射成形技術(shù)，是在陶瓷粉料中加入熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂，增塑劑和減摩劑，使陶瓷粉料成為粘性彈體，然后將加熱混煉后的料漿從噴口射入金屬模內(nèi)，冷卻固化即成。常用的熱塑性樹(shù)脂有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯，加入量為10-30％。這一技術(shù)很大程度地提高了形狀復(fù)雜產(chǎn)品成形的精度和可靠性。

一、注射成形設(shè)備

注射成形機(jī)一般由增塑裝置(或注射裝置)、合模裝置、油壓裝置以及電子、電源控制裝置組成。其類(lèi)型根據(jù)增塑裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，可以分為柱塞式和并聯(lián)螺旋槳式。近年來(lái)，一般認(rèn)為后者優(yōu)點(diǎn)較多。

注射成形機(jī)是以電子、電源控制裝置為中樞，在驅(qū)動(dòng)油壓裝置的同時(shí)使增塑裝置、合模裝置順次工作。其工作程序是：陶瓷原料由漏斗放入，進(jìn)入缸體，原料在送人缸體端部的同時(shí)，進(jìn)行熔化、攪拌，經(jīng)缸體端部的噴嘴注射至金屬模具的型腔中獲得坯件。國(guó)外先進(jìn)的控制系統(tǒng)采用屏幕顯示方式(如利用示波管、等離子、電致發(fā)光、液晶)，以及設(shè)計(jì)圖形控制臺(tái)方式或二者組合的復(fù)合控制臺(tái)方式。

模具材料一般采用高潔度、耐磨性、耐腐蝕性均優(yōu)良的合金鋼。模具設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合陶瓷一高分子系統(tǒng)的流動(dòng)特性。為了減少成形體的收縮，避免模具體內(nèi)空氣卷入成形體，因此模具要考慮控制放出口。在環(huán)狀制品上，柵的對(duì)側(cè)易產(chǎn)生熔合紋，所以也要注意柵的位置。為了使注塑條件最優(yōu)化，需要依靠模具、料筒等的溫度管理和模具內(nèi)的壓力傳感器進(jìn)行細(xì)致的管理。此外，模具上應(yīng)有冷卻槽，可以冷卻和加熱，依靠溫度調(diào)節(jié)器使模具溫度保持恒定，對(duì)提高成形體的精度很有效。由于原料中要大量使用有機(jī)材料，為了不使毛坯產(chǎn)生熱裂，不剩碳渣地進(jìn)行脫脂也是一個(gè)重要課題。

二、工藝

陶瓷的注塑成形原理和塑料的注塑成形基本相同。只是塑料內(nèi)混合大量的陶瓷粉末。為了改進(jìn)注塑成形條件，必須選擇與使用原料匹配的有機(jī)材料，并要選定添加量。為了獲得致密又均勻的注塑成形體，陶瓷粉末的濃度要高些。但過(guò)高將使成形性能變差。為改進(jìn)混煉坯料的流動(dòng)性，應(yīng)降低分散劑高分子系的粘度。作為前處理很重要的是提高陶瓷粉末的分散性，為了提高高分子的流動(dòng)性，需添加適當(dāng)?shù)脑鏊軇┖蜐?rùn)滑劑。

陶瓷原料的粒度一般為1μm，加入粘結(jié)劑(或稱(chēng)為添加劑)，經(jīng)充分混合、攪拌。注射成形的工藝流程見(jiàn)下圖。

在攪拌過(guò)程中，陶瓷粉末被粘結(jié)劑潤(rùn)濕和包復(fù)，全部成為均勻的復(fù)合物才可進(jìn)行注射成形。且需要冷卻、干燥、粉碎后，才獲得適合注射成形機(jī)漏斗進(jìn)料的顆粒。

整個(gè)工藝中應(yīng)注意和掌握的技術(shù)問(wèn)題有以下四個(gè)方面。

1、原料的流動(dòng)性

注射成形所用的陶瓷顆粒一般由80-90％(重要比，下同)的粉末和10～20％的粘結(jié)劑組成。粘結(jié)劑在脫脂工序中去掉，因此添加量以最低限度為宜，但應(yīng)注意若添加量不足會(huì)影響成形效果。此外，陶瓷顆粒的流動(dòng)性在粒度越小、形狀越偏離球形時(shí)越差。因此，應(yīng)用盡可能簡(jiǎn)便的方法對(duì)流動(dòng)性進(jìn)行測(cè)試。

2、成形條件產(chǎn)生的缺陷

成形條件如果不正確，會(huì)產(chǎn)生各種缺陷。其中最關(guān)鍵的是熔焊線條，若成形體帶有通孔或盲孔，則容易出現(xiàn)這種缺陷。因此，必需注意模具的設(shè)計(jì)，特別是開(kāi)口的類(lèi)型、位置、大小及個(gè)數(shù)。同時(shí)應(yīng)注意注射成形的注射溫度和速度間的平衡。

此外，為了避免發(fā)生表面粗糙、裂紋、長(zhǎng)條痕、變形等缺陷。在成形困難的情況下，可在注射成形機(jī)中裝設(shè)自適應(yīng)控制器，進(jìn)行細(xì)微的控制。

3、脫脂

本工序又稱(chēng)去掉粘結(jié)劑，通常升溫速度為3~5℃/b，約進(jìn)行5～10日，但在0.5MPa壓力的保護(hù)氣氛下進(jìn)行時(shí)，40小時(shí)可結(jié)束脫脂。

4、燒結(jié)

熱工等參數(shù)可根據(jù)陶瓷的種類(lèi)而定。燒結(jié)中的線收縮率約為15-20％，形狀比較復(fù)雜或壁較厚的工作，容易在燒結(jié)中產(chǎn)生裂紋，應(yīng)注意防止。

三、添加劑

這是注射成形技術(shù)中最重要的問(wèn)題之一。不同成形方法所需的添加劑特性也不同。如注射成形要求脫脂、流動(dòng)性、膠溶性、強(qiáng)度、收縮；擠壓要求可塑性、膠溶性、強(qiáng)度、潤(rùn)滑；冷等靜壓(橡膠模壓)要求潤(rùn)滑、制粒性、強(qiáng)度；機(jī)械壓制要求潤(rùn)滑制粒性、強(qiáng)度、脫模等。同時(shí)，對(duì)于不同的制品也要選用不同的粘接劑。

注射成形技術(shù)對(duì)添加劑的要求如下。

1、膠溶性：各種成形方法都盡量采用較少的添加劑為宜，可以采用解膠性(膠溶性)添加劑，這對(duì)減少生產(chǎn)周期和產(chǎn)品成本均有利。特別是有利于以后去掉粘結(jié)劑。

2、流動(dòng)性：注射成形要求在高壓下的流動(dòng)性。使用樹(shù)脂系粘結(jié)劑注射效果良好，原因是使用樹(shù)脂系的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)注意保持粘度和緩慢地進(jìn)行注射。

3、膨脹與收縮：由于注射成形使用了大量的粘結(jié)劑，致使毛坯收縮大，影響尺寸精度和幾何形狀，并容易形成氣孔。因此，可以選用石臘一類(lèi)膨脹-收縮小的物質(zhì)作添加劑。這類(lèi)物質(zhì)要比松香等非結(jié)晶物質(zhì)的膨脹--收縮影響小。

注射成形技術(shù)，日本早在五十年代曾采用A12O3陶瓷作內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火塞。以后在小型復(fù)雜的零件中相繼用于生產(chǎn)。近年來(lái)，人們積極從事各種耐熱、耐磨損零件的開(kāi)發(fā)研究，例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的渦流腔機(jī)頭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)陶瓷化，就是采用注射成形技術(shù)制造的。

據(jù)報(bào)道，不久前，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所試驗(yàn)成功了只用水進(jìn)行的"冷凍注射成形法"。這是利用水具有的流動(dòng)性和凍結(jié)性來(lái)實(shí)現(xiàn)陶瓷的固體化和脫模。在預(yù)先冷卻到-5～10℃的模具內(nèi)填充0～5℃左右的坯料，填充的同時(shí)坯料從內(nèi)壁面凍結(jié)，當(dāng)內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)達(dá)到脫模強(qiáng)度時(shí)，毛坯即可以模中取出。由于不必象前述那樣使用大量有機(jī)添加劑，因此無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間的脫脂工序，所以能夠大大地；縮短生產(chǎn)時(shí)間，從而為降低成本、增加產(chǎn)量創(chuàng)造了有利條件。

關(guān)鍵字：氧化鋁陶瓷注射成型氧化鋁陶瓷粉末注射 CIM粉末注射深圳陶瓷粉末注射氧化鋯陶瓷粉末注射隔熱陶瓷耐熱陶瓷耐磨陶瓷陶瓷加工

← 上一篇:行星齿轮箱下一篇:蜗轮蜗杆减速四大常见故障 →

陶瓷粉末注射成形技術(shù)|氧化鋁陶瓷注射成形技術(shù)|CIM工藝介紹|CIM加工技術(shù)介紹|特種陶瓷|高技術(shù)陶瓷|氧化鋁陶瓷注射成型|氧化鋁陶瓷粉末注射|CIM粉末注射|深圳陶瓷粉末注射|氧化鋯陶瓷粉末注射|隔熱陶瓷|耐熱陶瓷|耐磨陶瓷|陶瓷加工