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生产与应用文章编号:———
高性能陶瓷创新工艺
一陶瓷胶态注射成型技术
黄勇,龙月洋
清华大学, 北京;
隆成陶瓷材料研究所, 广州
【摘要】:成型工艺作为制备高性能陶瓷材料及部性差等。
件的关键技术,介绍黄勇教授创新提出的把胶态成型使许多领域不敢涉足陶瓷产品。如果上述两个问
和注射成型结合的“陶瓷胶态注射成型新工艺”。
题不解决,高性能陶瓷的市场就很难打开局面。
【关键词】:高技术陶瓷,胶态成型,注射成型,陶
瓷胶态注射成型陶瓷注射成型技术的发展
成型工艺作为制备高性能陶瓷材料及部件的关键
技术,正不断取得突破性进展。
引言
陶瓷注射成型技术来源于高分子材料的注塑成
随着技术的进步,高性能陶瓷以其优异的耐高温、
型,借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的
高强度、耐磨损、耐腐蚀等性能和优点被广泛地应用
特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。比传
于工业、国防、机械、石油、汽车、家用电器等各个
统的陶瓷加工工艺要简单的多,能制造出各种复杂形
领域的候选材料。
状的高精度陶瓷零部件,且易于规模化和自动化生产。
国外某权威研究机构认为日本在结构陶瓷研究之
起初的陶瓷成型注射技术是将大量的高分子树脂
所以处于世界领先地位的主要原因之一在于陶瓷成型
与陶瓷粉体混练在一起后得到混合料,然后装入注射
技术。因此成型工艺作为制备高性能陶瓷材料及部件
机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。
的关键技术,它不仅是材料设计和材料配方实现的前
该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工
提,而且是降低陶瓷制造成本,提高材料可靠性尤为
量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复
重要的环节。
杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但是由
高性能陶瓷产业化应用的困局于含有大量的高分子粘结剂,使陶瓷坯体的脱脂成为
目前高性能陶瓷的应用面临的两大问题是陶瓷的不可逾越难题,并且有毛坯易变形,容易形成气孔等
制造成本高和使用性能的可靠性差。由于陶瓷的制造缺点。
成本高,从而导致产品的价格高,无法与金属及其复陶瓷注射成型使用的有机载体包括粘接剂、增塑
合材料竞争, 因此目前只能用于一些特殊领域。剂、润滑剂等。有机载体的选择重点考虑:体系内的
高技术陶瓷由于硬度高质脆,不像金属那样可以相容性;注射悬浮体的流变特性;脱模特性与生坯强
加工成各种各样的形状,其中陶瓷机加工的成本几乎度。通常有机载体与陶瓷粉体混练后的结合强度主要
占到陶瓷制造成本的/—/,主要是因为陶瓷取决于热塑性树脂高聚物;脱脂特性亦可由耐热性好
部件的成型很难达到近净尺寸成型。的高聚物调节;可塑剂和润滑剂可改善体系流动性及
原因在于传统的陶瓷注射成型技术来源于高分子脱模性能;表面活性剂具有综合调节作用。
材料的注塑成型,将大量的高分子粘结剂与陶瓷粉体在熔体注射充模冷凝形成坯体的过程中,坯体内
混练在一起,然后通过注射成型机制备各种复杂形状产生的应力有两种,即温度应力和成型应力。对异型、
的陶瓷零部件。因此,采用传统陶瓷制备工艺和装备很大尺寸坯体的注射参数和充模过程的研究表明,过高
难获得显微结构均匀、无缺陷和近净尺寸陶瓷部件。的注射