先进陶瓷注射成型研究综述

注射成型是一种新型的陶瓷近净尺寸成型技术,其技术特点与金属粉末注射成型相似,可以制备各种形状复杂、尺寸要求精确的陶瓷异形件。本文介绍了陶瓷注射成型的优点,并对喂料、注射、脱脂等重要工艺进行了详细阐述。

陶瓷注射成型的一种新的脱脂方法——超临界流体脱脂

介绍了陶瓷注射成型的1种新脱脂方法———超临界流体脱蜡。利用非极性分子有机物石蜡(PW)与极性分子有机物聚丙烯(PP)及少量硬脂酸(SA)组成有机粘合剂,在压力P=40MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂2h,石蜡萃取率大于80%,该方法可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程缩短到通常脱脂的1/10。另外超临界流体脱蜡明显克服了传统热脱脂的变形,开裂等各种缺陷。

陶瓷注射成型的关键技术及其研究现状

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键因素,重点介绍了粘结剂、注射成型及脱脂等关键工艺及其研究现状,并在此基础上评价和展望了该技术的发展前景。

工程陶瓷注射成型的研究与发展

综述了陶瓷注射成型目前的发展状况以及该成型方法的优点。详细论述了陶瓷粉体性质、有机载体组成特别是表面活性剂对于陶瓷喂料和注射成型所成坯体性质的影响。分析了混炼顺序、注射工艺参数、脱脂对陶瓷喂料的流变性以及所成型坯体性质的影响。

陶瓷注射成型热脱脂与水基脱脂的机理研究

分别对Y-TZP陶瓷粉的石蜡基热脱脂体系和水溶性的聚乙二醇(PEG)基水脱脂体系的脱脂过程和机理进行了研究。研究表明,由石蜡基注射料在空气中的热失重曲线制定的脱脂制度,脱脂过程耗时47h;而通过宽分子量的PEG得到水基粘结剂体系,注射成型后的坯体在40℃的水中浸泡2h,可以除去65%的PEG,坯体外观良好。通过SEM证明了此时形成了由外到内的孔道;然后可以不用埋粉进行快速热脱脂,6h可基本脱除剩余粘结剂。最后,2种脱脂体系均得到了强度高于800MPa的烧结样条。

陶瓷注射成型超临界CO_2流体脱脂工艺研究

利用超临界CO_2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究,对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索,研究了不同萃取压力,温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40%～50%(质量分数,下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30%～40%极性分子有机物聚丙烯(PP)及20%硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体,在压力P=30MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。

陶瓷注射成型脱脂方法对ZrO_2陶瓷性能的影响

利用超临界CO2流体、溶剂和热处理3种方法对ZrO2陶瓷注射成型坯体进行脱脂,并对试样进行了一系列的性能测试。实验结果显示,脱脂方法对陶瓷性能有较大的影响。超临界流体脱脂克服了热脱脂的开裂、变形等各种缺陷,使烧结件获得较好的力学性能,平均抗弯强度σ为1074MPa,Weibull模数m达到18.93,高于利用溶剂脱脂的烧结件(σ=1038.4MPa,m=13.28)和热脱脂烧结件(σ=983.5MPa,m=7.59)。此外,超临界CO2流体脱脂、溶剂脱脂可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程约缩短到热脱脂的1/20。

先进陶瓷注射成型的脱脂工艺进展

陶瓷注射成型是一种可近净尺寸的成型工艺。它主要包括了四个阶段:混炼、注射、脱脂、烧结,其中脱脂是最复杂和最重要的环节。本文详细介绍了热脱脂、溶剂萃取脱脂和催化脱脂的脱脂原理,对于各种脱脂工艺优缺点进行介绍和比较,并且对这几种脱脂技术的研究与应用进展做了综述。

Al_2O_3陶瓷注射成型水基粘结剂喂料组成及脱脂工艺研究

重点研究了Al2O3陶瓷注射成型水基粘结剂喂料的配比及其脱脂工艺。结果表明,当Al2O3粉料质量分数为80%、选用聚乙二醇/聚丙烯/聚乙稀/硬脂酸(m(PEG):m(PP):m(PE):m(SA)=61:17:17:5)水基粘结剂时,Al2O3陶瓷试样性能较好。水脱脂过程中,PEG脱除率随着水温的升高而增大,在50℃去离子水中脱脂4h,PEG脱除率可达74%。

氧化锆陶瓷注射成型溶剂脱脂行为的研究

以氧化锆陶瓷粉体为研究对象,采用低毒性、低成本的煤油作为有机脱脂溶剂,研究了注射成型生坯的溶剂脱脂行为,探索了时间、温度、固相体积分数和粘结剂体系对脱脂速率的影响,分别讨论了各因素影响脱脂速率的机理。结果表明:脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响反应速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差成为影响反应速率的主要因素;注射坯体固相体积分数越高,脱脂速率越慢,粘结剂最终脱除率越低;用部分植物油取代石蜡的蜡-油基复合型粘结剂注射坯体的脱脂速率快于传统蜡基型的注射坯体,最终脱脂率也高于传统型的蜡基注射坯体。

氧化铝陶瓷注射成型工艺的研究

研究了注射成型氧化铝陶瓷工艺中的配料及成型过程,包括对粉末装载技术和粘结剂配方的确定,分析了注射压力、注射温度、模具温度等注射成型工艺参数对试样性能的影响,得到了一组优化的配料及成型工艺参数.

应用于陶瓷注射成型技术的SIPM-PEG 基水溶性粘结剂

研究了水溶性聚酯SIPM-PEG作为水溶性粘结剂在陶瓷注射成型技术中的应用.通过分子量分别为200和400的聚乙二醇(PEG)与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)的缩聚反应制备了2种水溶性聚酯,并且将乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为骨架粘结剂,制备了Al2O3注射料.研究了粘结剂的组成和各组分的含量对Al2O3注射料的水脱脂速率、流变性和生坯强度的影响.

ZrO_2陶瓷注射成型超临界CO_2流体脱脂动力学研究

用传统扩散方程建立了描述ZrO2陶瓷注射成型超临界流体脱脂过程的传质模型,研究分析了陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程。研究结果表明:有机粘合剂的溶解和扩散是陶瓷注射成型超临界脱脂过程关键因素,其中扩散为控制步骤。当脱脂时间足够长,模型计算曲线与实验结果吻合。通过实验数据,利用简单的理论模型可以得到相应的扩散系数。利用传质模型可以预测陶瓷注射成型超临界脱脂过程传质速率和萃取动力学。

陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程坯体孔洞结构分布

利用压汞仪、扫描电镜对陶瓷注射成型超临界CO2脱脂过程中不同阶段坯体孔洞结构和分布进行分析,研究陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程.结果显示:随着脱脂时间的增加,陶瓷坯体中孔径和孔体积增大,孔尺寸分布明显拓宽.脱脂过程是由坯体表面不断深入到坯体内部,溶解和扩散是脱脂过程的两个关键因素.

陶瓷注射成型工艺中粘结剂的研制

在陶瓷生产过程中,粘结剂是一种短时存在的载体,它直接影响整个工艺能否成功。本文对粘结剂的特性以及分类进行了研究,并针对实验用原料陶瓷粉的特征,研制了石蜡基多聚合物组元粘结剂,能够较好的满足注射成型的要求。

赛隆陶瓷注射成型喂料的流变性能

用毛细管流变仪测试了赛隆陶瓷注射成型用喂料在不同温度、不同剪切应变速率下的黏度,对喂料的流变性能进行了研究,分析了黏度对剪切应变速率和温度的敏感性,研究了注射温度对成型坯体的质量影响。结果表明:该喂料在高温下具有非牛顿假塑性流变行为,具有良好的充模性,在不同温度下的非牛顿指数n值皆小于1;在130℃时喂料的n值最小,为0.393 2,流变稳定性最好,所以注射成型坯体的质量最好。

陶瓷注射成型研究进展

综述了近年来陶瓷注射成型技术的发展情况。阐述了陶瓷注射成型的影响因素,重点分析了陶瓷粉体性质、粘结剂体系以及脱脂工艺等方面对喂料性质和产品质量的影响。

陶瓷注射成型工艺及进展

综述了陶瓷注射成型目前的发展状况，重点介绍了陶瓷注射成型技术的基本工艺过程，讨论了陶瓷注射成型技术的发展趋势。

陶瓷注射成型中粘结剂的热脱脂特性评价

脱脂是陶瓷注射成型工艺的制约性步骤。通过热分析的方法研究了PW+EVA+SA的热特性。通过计算的方法和实测的方法得到粘结剂整体的热失重曲线,发现两者较为接近,继而提出了一个定量评价粘结剂脱脂特性的物理参量——脱脂惯量。通过对脱脂惯量的计算发现PW78%+EVA21%+SA1%粘结剂体系具有最好的脱脂特性。

高比表面积3YSZ粉体注射成型工艺参数优化及制品力学性能

为解决高比表面积的3YSZ陶瓷粉末难以应用于注射成型工艺的问题,以比表面积为18 m^(2)/g的3YSZ陶瓷粉末为原料,以生坯质量为正交试验的评价标准,优化得到了最优注射参数,并对烧结制品的力学性能进行了研究。结果表明:参数影响力的顺序为注射压力>保压时间>注射速度>注射温度,适用于该粉体的最优注射参数为注射温度165℃,注射压力110 kg,注射速度为85 g/s,在70 kg下保压1 s。将使用该工艺得到的生坯脱脂后,于1350℃下烧结即可得到相对密度为98.5%,维氏硬度为13.42 GPa,断裂韧性为6.47 MPa·m^(1/2)的四方多晶氧化锆陶瓷。