氧化铝陶瓷成型工艺之注射成型

  氧化铝陶瓷有机械强度高、耐磨、耐腐蚀、耐高温、高热导率和电阻率等优异的性能，在高技术及尖端工业，如微电子、核反应堆、磁流体发电、航天、人工骨和骨关节等方面得广泛的应用。

  对于尺寸精度高、形状复杂的氧化铝陶瓷制品，相比传统成型工艺较高的机械加工成本，注射成型有着特殊的技术工艺优势。陶瓷注射成型作为一种近净成形技术，产品尺寸精确可控，机械程度高，易于实现大批量生产，无需或只需少量的机械加工，这些都大幅度的降低了陶瓷的生产成本。

  （1）成型的过程机械化和自动化程度高；（2）可近净成形各种复杂形状的陶瓷零部件，使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工，由此减少昂贵的陶瓷加工成本；（3）成型的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度。

  研究发现不同的Al2O3粉末混合比，引起注射成型粘结剂比例、喂料流动性、产品收缩率和晶界扩散有较大差别。氧化铝为基掺杂其它陶瓷或金属材料制备的复合材料，在氧化铝中掺杂Cr3C2、SiC、Ti、WC、ZrO2、Al、MgO的复合陶瓷材料，可增强位错并抑制晶粒生长，利于晶粒细化，改善产品的力学性能。

  对粉末选备的另一个研究领域是粉末平均粒度、松装密度、粉末形状、比表面积、颗粒间隙对喂料流动性能和产品质量的影响。粉末作为注射成型的主要材料，最重要的要求是粒径细小、形状规则。粒径小的粉末在注射成型时流动性好，填充量大，烧结收缩率低。

  粘结剂体系的选配是氧化铝陶瓷注射成型中的核心环节，他不仅直接影响喂料的注射性能，而且决定了脱脂方法，影响产品最终性能。粘结剂体系在注射成型的过程中有两个基本功能：首先是保证喂料拥有非常良好的流动性；其次是保证坯体强度。

  目前氧化铝陶瓷注射成型中最为常用的粘结剂是由石蜡(PW)、聚丙烯(PP)和硬质酸(SA)等组成。

  根据流变学理论，表面活性剂在很大程度上控制着陶瓷喂料的性质，喂料的稳定性将随陶瓷颗粒表面的吸收层增厚而增加。在氧化铝陶瓷的注射成型工艺中，表面活性剂的用量会随着粘结剂其他组分的不同而发生改变，其含量多为1%到5%之间。

  脱脂过程是注射成型工艺中耗时最长的一道工序，也是质量控制最为关键的一道工序，脱脂不当会造成众多的制品缺陷。大量的研究工作表明：脱脂工艺和粘结剂的添加密不可分，粘结剂的不同，采用的脱脂方式也有所区别。

  脱脂后的陶瓷素坯为多孔质成形体，密度较低，需要在高温下致密化烧结，获得所需尺寸精度和纤维结构的致密陶瓷部件。

  参考资料：彭和等.氧化铝陶瓷注射成型研究进展雅菁等.氧化铝陶瓷注射成型工艺的研究周刚等.陶瓷粉末注射成型工艺及研究进展

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