特種陶瓷材料具有高強度、高耐磨性、低密度(輕量化)、耐熱性、耐腐蝕性等優(yōu)良性能,適用于制造渦輪加料機葉輪、搖臂式燒嘴、輔助燃燒室等汽車用陶瓷部件。這些部件要求復(fù)雜的形狀、高精度尺寸和高可靠性。不允許有內(nèi)在缺陷(裂紋、氣孔、異物等)和表面缺陷。能滿足這些質(zhì)量要求的成形技術(shù)之一,就是特種陶瓷注射成形法。特種陶瓷注射成型技術(shù)來源于高分子材料的注塑成型,借助高分子聚合物在高溫下熔融、低溫下凝固的特性來進行成型的,成型之后再把高聚物脫除。比傳統(tǒng)的陶瓷加工工藝要簡單的多,能制造出各種復(fù)雜形狀的高精度陶瓷零部件,且易于規(guī)?;妥詣踊a(chǎn)。
特種陶瓷的注射成型技術(shù)有著諸多優(yōu)點,用它制備復(fù)雜形狀的陶瓷元件,不僅產(chǎn)品尺寸精度高、表面條件好,而且省去了后加工操作,降低了生產(chǎn)成本,縮短了生產(chǎn)周期。還具有自動化程度高、適合于大規(guī)模生產(chǎn)的特點。該工藝一般包括下列步驟:陶瓷粉的選取、粘結(jié)劑的選取、陶瓷粉與粘結(jié)劑的均勻混合、注射成型、脫脂、燒結(jié)。其中脫脂是關(guān)鍵。
起初的特種陶瓷成型注射技術(shù)是將大量的高分子樹脂與陶瓷粉體混練在一起后得到混合料,然后裝入注射機于一定溫度注入模具,迅速冷凝后脫模而制成坯體。該技術(shù)適合制備濕坯強度大,尺寸精度高,機械加工量少,坯體均一的產(chǎn)品,適于大規(guī)模生產(chǎn)。對形狀復(fù)雜、厚度較薄產(chǎn)品的制備有著明顯的優(yōu)越性。但是由于含有大量的高分子粘結(jié)劑,使特種陶瓷坯體的脫脂成為不可逾越難題,并且有毛坯易變形,容易形成氣孔等缺點。
特種陶瓷粘結(jié)劑能使粉末填充成預(yù)期形狀,它對整個工藝有重要的影響。理想的粘結(jié)劑應(yīng)該具有以下特點:
1)在成型溫度下純粘結(jié)劑的粘度在1Pa·s以下,流動時不發(fā)生與粉體的分離,冷卻后有足夠的強度和硬度;
2)為惰性物質(zhì),與粉體不發(fā)生反應(yīng);
3)在成型和混合溫度以上才分解,分解的產(chǎn)物無毒、無腐蝕性且殘余灰分少;
4)膨脹系數(shù)低,由熱膨脹或結(jié)晶引起的殘余應(yīng)力低;
5)符合環(huán)保要求,價廉、安全、不吸濕、無易揮發(fā)組分,貯藏壽命長。
目前特種陶瓷使用的大多數(shù)粘結(jié)劑可分為3類:蠟基或油基粘結(jié)劑、水基粘結(jié)劑和固體聚合物溶液。
蠟基粘結(jié)劑通常含3-4個組分,聚合物控制著流動粘度、生品(燒結(jié)前的特種陶瓷坯體)強度和脫脂的特征。短分子鏈的成型性能好且可使成型元件中的定向作用減至最小。
蠟或油是主填充劑,在特種陶瓷脫脂的初期被除去。表面活性劑用于改善粉末與粘結(jié)劑的相容性。增塑劑用來調(diào)節(jié)聚合物的流動特性。
水基粘結(jié)劑含有水溶性聚合物、凝膠或水玻璃。這類粘結(jié)劑通常采用低壓成型以避免粉末與粘結(jié)劑的分離和減少模具磨損及殘余應(yīng)力。由于水易于除去,這使得制造較厚的元件成為可能。粘結(jié)劑溶液的凝固或膠凝使生品具有了強度。在特種陶瓷燒結(jié)前水從生品中蒸發(fā)或升華出去,使變形降至最低程度。
新型的、采用聚苯乙烯的固體聚合物溶液的粘結(jié)劑配方已經(jīng)被采用以避免變形。主填充劑用溶液浸漬法除去。由于聚苯乙烯的骨架結(jié)構(gòu)沒法被削弱,所以避免了特種陶瓷生品的變形。主填充劑是一種小的有機物分子,它既有苯環(huán)又有極性集團。苯環(huán)使它在混合時可溶于聚苯乙烯,極性集團則使它在脫脂時可溶于水或醇等溶劑中。
起初的特種陶瓷成型注射技術(shù)是將大量的高分子樹脂與陶瓷粉體混練在一起后得到混合料,然后裝入注射機于一定溫度注入模具,迅速冷凝后脫模而制成坯體。該技術(shù)適合制備濕坯強度大,尺寸精度高,機械加工量少,坯體均一的產(chǎn)品,適于大規(guī)模生產(chǎn)。對形狀復(fù)雜、厚度較薄產(chǎn)品的制備有著明顯的優(yōu)越性。但是由于含有大量的高分子粘結(jié)劑,使特種陶瓷坯體的脫脂成為不可逾越難題,并且有毛坯易變形,容易形成氣孔等缺點。
特種陶瓷粘結(jié)劑能使粉末填充成預(yù)期形狀,它對整個工藝有重要的影響。理想的粘結(jié)劑應(yīng)該具有以下特點:
1)在成型溫度下純粘結(jié)劑的粘度在1Pa·s以下,流動時不發(fā)生與粉體的分離,冷卻后有足夠的強度和硬度;
2)為惰性物質(zhì),與粉體不發(fā)生反應(yīng);
3)在成型和混合溫度以上才分解,分解的產(chǎn)物無毒、無腐蝕性且殘余灰分少;
4)膨脹系數(shù)低,由熱膨脹或結(jié)晶引起的殘余應(yīng)力低;
5)符合環(huán)保要求,價廉、安全、不吸濕、無易揮發(fā)組分,貯藏壽命長。
目前特種陶瓷使用的大多數(shù)粘結(jié)劑可分為3類:蠟基或油基粘結(jié)劑、水基粘結(jié)劑和固體聚合物溶液。
蠟基粘結(jié)劑通常含3-4個組分,聚合物控制著流動粘度、生品(燒結(jié)前的特種陶瓷坯體)強度和脫脂的特征。短分子鏈的成型性能好且可使成型元件中的定向作用減至最小。
蠟或油是主填充劑,在特種陶瓷脫脂的初期被除去。表面活性劑用于改善粉末與粘結(jié)劑的相容性。增塑劑用來調(diào)節(jié)聚合物的流動特性。
水基粘結(jié)劑含有水溶性聚合物、凝膠或水玻璃。這類粘結(jié)劑通常采用低壓成型以避免粉末與粘結(jié)劑的分離和減少模具磨損及殘余應(yīng)力。由于水易于除去,這使得制造較厚的元件成為可能。粘結(jié)劑溶液的凝固或膠凝使生品具有了強度。在特種陶瓷燒結(jié)前水從生品中蒸發(fā)或升華出去,使變形降至最低程度。
新型的、采用聚苯乙烯的固體聚合物溶液的粘結(jié)劑配方已經(jīng)被采用以避免變形。主填充劑用溶液浸漬法除去。由于聚苯乙烯的骨架結(jié)構(gòu)沒法被削弱,所以避免了特種陶瓷生品的變形。主填充劑是一種小的有機物分子,它既有苯環(huán)又有極性集團。苯環(huán)使它在混合時可溶于聚苯乙烯,極性集團則使它在脫脂時可溶于水或醇等溶劑中。
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本文“特種陶瓷的注射成型技術(shù)優(yōu)點”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2014-09-19 14:50:18
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