4.2陶瓷注射成型技术

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陶瓷胶态注射成型技术

陶瓷胶态注射成型技术摘要：结合注射成型和凝胶注模成型技术的优点，发明了陶瓷胶态注射成型技术，实现了水基非塑性浆料的注射成型。

经过研究表明：通过调节工艺中的各项参数和添加适当的助剂，可以实现陶瓷浆料的可控固化；加入应力缓释剂调节高分子网络结构，能有效降低坯体中的内应力，制备出大尺寸陶瓷部件；利用胶态注射成型技术与设备，不仅能实现规模化大批量生产，而且产品具有较高的可靠性，具有广阔的应用前景。

关键词：胶态注射成型；水基非塑性浆料；可控固化；内应力；应力缓释剂Colloidal Injection Molding of CeramicsAbstract：Colloidal injection molding of ceramics(CIMC) is a new ceramic forming technique，which combines the advantages of gel-casting and injection molding, to achieve a non-plastic water-based slurry injection．After the study show that；all kinds of lectors which effect solidification of slurry is studied and then we can control solidification course．Internal stress of green body is also studied and large-size ceramic component can be got by adding moderator．So high performance ceramics with complex shape is manufactured by CIMC technique with high reliability，high automation and low cost．Key words：colloidal injection molding；injection molding；controllable solidification；stress；stress release agent引言随着技术的进步，高性能陶瓷以其优异的耐高温、高强度、耐磨损、耐腐蚀等性能和优点被广泛地应用于工业、国防、机械、石油、汽车、家用电器等各个领域的候选材料。

陶瓷注射成型技术ppt课件

表１列出了试验中氧化铝陶瓷注射成型用喂料的组分．采用搅拌式混料工艺，烧结后试样的体积密度和抗弯强度测试结果见图２．从图中可以看出，烧成后试样１（与表１中的喂料编号相对应，下同）比其他试样的密度和强度都高．这主要是由于试样１的粉末含量高，故生坯密度高，在混料充分均匀、脱脂完全后，坯体中氧化铝颗粒紧密堆积，内部缺陷少，所以烧成后体积密度大，抗弯强度高．当粉末的质量分数降到７０％时，由于生坯密度较低，在烧结过程中试样收缩较大，内部易形成缺陷，烧结致密化程度降低，故烧结试样体积密度较小，抗弯强度较低．在采用ＣＩＭ工艺制备陶瓷材料的过程中，由于要加入大量黏结剂，故ＣＩＭ制品烧结后的尺寸收缩远远大于模压制品，尺寸难以控制，烧结坯体中也容易产生内应力，影响烧结体性能．为了防止因大量收缩引起的变形和精度下降，试验中在不影响成型性的条件下，要求尽可能高的粉末含量．随着石蜡含量的减少，烧结后试样的体积密度和抗弯强度都降低．这主要是由于降低石蜡含量将使喂料黏度增加，流动性变差，在相同的混料工艺和时间内混料相对困难，黏结剂不能很好地均匀包裹粉末颗粒，脱脂后生坯密度不均匀，更易形成内部缺陷，而这在后续的烧结中是无法弥补的．
陶瓷注射成型技术
目录
主题关于CIM
试验材料与试验方案
试验结果与分析
结
论
关于CIM
陶瓷注射成型技术（ＣｅｒａｍｉｃＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ，简称ＣＩＭ）是在比较成熟的聚合物注射成型技术的基础上发展而来的．由于它能生产复杂形状制品，且尺寸精度高，机加工量少，表面光洁，适合批量生产，成本低，因而成为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．这一陶瓷制备技术在氧化铝陶瓷生产中的应用尤其广泛．
聚丙烯硬脂酸 140℃ 均匀透混炼5h 明的石蜡胶状液体

【精品文章】一文了解陶瓷粉末注射成型

一文了解陶瓷粉末注射成型
精密陶瓷是近三十年材料科学领域中迅速发展起来的一大分支。

但陶瓷材料本身固有的高硬度、低韧性使其不能进行普通的变形加工，机械加工也很困难。

常规的粉末冶金工艺已不能满足要求，而注射成型工艺在很大程度上解决了这个问题。

陶瓷粉末注射成型（简称CIM）是近代粉末注射成型技术的一个分支，是从现代粉末注射成型技术中发展起来的一项新型成型技术，它具有一次性成型复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、易于实现生产自动化和产品性能优异的特点，弥补了传统粉末冶金工艺的不足。

图1 陶瓷注射成型机及注射成型示意图
1. 陶瓷粉末注射成型的技术特点
从技术特点来说，陶瓷粉末注射成型和金属粉末注射成型类似，理论上任何形式的陶瓷粉末原料，如ZrO2、Al2O3、Si3N4等，都能利用CIM工艺制造形状复杂、精度高的产品。

CIM的基本工艺过程如图2所示。

图2 CIM的基本工艺过程[1]
综合国内外文献及研究生产现状和趋势，可以归纳出陶瓷粉末注射成型工艺的主要特点如下：
(1)可自由地直接制备几何形状复杂的制品。

(2)成形周期短，仅为浇注、热压成型时间的几十分之一至几百分之一，坯件的强度高，可自动化生产，生产过程中的管理和控制也很方便，适宜大批量生产。

陶瓷凝胶注模成型技术

单体聚合程度越高，则固化后陶瓷坯体强度越高。单体聚合的诱导期太短，无法保证凝胶注模工艺所需的操作时间；诱导期太长，则在固化过程中陶瓷浆体容易产生沉降。这两种情况都会造成固化后陶瓷坯体不均匀或产生缺陷。因而研究时对单体聚合的速度、聚合程度的测量及表征是十分重要的。
单体聚合的程度可以用单体聚合的转化率来表征。单体聚合的转化率定义为：在某一反应时间f时，已聚合的单体与初始单体的质量比，即 at=mt/m0 (1) 其中：at为单体聚合的转化率；mt为已聚合的单体质量；mo为初始单体质量。在某一反应时间f时，单体聚合速度R r可以用单体聚合转化率随时间变化的快慢来表征，即 Rt=dat/dt

(2)单体和交联剂的稀溶液形成的凝胶应具有一定的强度，这样才能起到原位定型的作用，并能保证有足够的脱模强度。 (3)不影响浆料的流动性，若单体和交联剂会降低浆料的流动性，那么高固相、低粘度的陶瓷浆料就难以制备。

陶瓷粉末在三维网状聚合物中的分布
丙烯酰胺单体聚合原理
凝胶注模成型工艺通常采用丙烯酰胺(AM)作为有机单体；N,N’—亚甲基双丙烯酰胺 (methylene bisacry-lamide，MBAM)作为交联剂催化剂： N，N;四甲基乙二胺（TEMED）加速剂引发剂；过硫酸铵分散剂;聚丙烯酰胺作为通过单体自由基聚合实现对陶瓷悬浮体的原位固化成型。
பைடு நூலகம்
悬浮颗粒的静电稳定机制
图3 位能E0逐渐减小
b)悬浮颗粒的（电）空间稳定机制

为了改善陶瓷浆料的流动性，提高浆料的固相含量，一般需向陶瓷浆料中加入少量的高分子聚合物作为分散剂。这一做法也是凝胶注模成型工艺中制备高固相、低粘度陶瓷浆料的常用方法。当颗粒表面吸附上有机聚合物后，其稳定机制已不同于单一的静电稳定机制。这时稳定的主要因素是聚合物吸附层，而不是双电层的静电斥力。吸附的高聚合物层对颗粒稳定影响有三点：

总结陶瓷工艺创新方案

总结陶瓷工艺创新方案陶瓷工艺创新方案总结近年来，陶瓷工艺领域不断追求创新与突破，旨在推动陶瓷产业的发展。

本文将总结几种重要的陶瓷工艺创新方案，包括新材料的应用、新工艺的开发以及新技术的引入。

这些创新方案在提高产品质量、降低生产成本并拓展市场空间方面具有积极的推动作用。

一、新材料的应用陶瓷工艺的发展离不开新材料的应用。

在制造传统陶瓷产品时，传统材料可能存在强度不高、易碎等问题。

而新材料的应用可以解决这些问题，提高产品的质量和使用寿命。

1. 高强度陶瓷材料高强度陶瓷材料具有优良的物理和力学性能，可以支持更薄、更轻的产品设计，同时提高了陶瓷制品的抗压强度和抗磨损性能。

通过使用高强度陶瓷材料，可以生产出更加坚固耐用的陶瓷制品，满足消费者对质量和品质的要求。

2. 新型陶瓷涂层材料陶瓷涂层材料在制造陶瓷制品时可以提供更好的附着力和耐磨损性能。

这种新型涂层材料可以使陶瓷制品表面具备更高的硬度和平滑度，同时增加其美观性和使用寿命。

陶瓷涂层的应用可以为陶瓷制品的表面提供更好的保护，减少因使用而导致的磨损和破损。

二、新工艺的开发1. 数字化设计和生产数字化设计和生产技术的引入，可以提高陶瓷制品的生产效率和产品的质量。

通过计算机辅助设计软件，可以实现精确的设计和模拟分析，减少了模具制造和产品开发的时间和成本。

数字化生产技术可以实现对陶瓷制品的快速生产和质量控制。

2. 先进的模具制造技术模具制造是陶瓷工艺中关键的环节之一。

传统的模具制造工艺通常需要多道手工操作，耗时且易出现误差。

而先进的模具制造技术如3D 打印技术可以实现高精度的模具制造，大大提高了生产效率和产品质量。

三、新技术的引入1. 陶瓷注射成型技术陶瓷注射成型技术是一种高效的生产工艺，通过注射机械将陶瓷糊料压入模具，经过烧结和其他一系列工艺步骤后形成最终产品。

这种技术可以实现快速、高效的陶瓷制品生产，提高了生产效率和产品质量。

2. 激光刻蚀技术激光刻蚀技术在陶瓷制品的表面加工和装饰方面具有独特的优势。

CIM(陶瓷注射成型)简介

Company Confidential
1.1 CIM工艺流程
陶瓷粉体混炼有机载体后续加工造粒注射成型脱脂
烧结
①注射喂料的制备，将合适的有机载体(具有不同性质和功能的有机物) 与陶瓷粉末在一定温度下混炼、干燥、造粒，得到注射用喂料； ②注射成型，混炼后的注射混合料于注射成型机内被加热转变为粘稠性熔体，在一定的温度和压力下高速注入金属模具内，冷却固化为所需形状的坯体，然后脱模； ③脱脂，通过加热或其他方法，将注射成型坯体内的有机物排除； ④烧结，脱脂后的陶瓷素坯在高温下致密化烧结，获得所需外观形状、尺寸精度和显微结构的致密陶瓷部件。
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1.4 CIM 应用展示
轴类/轴承类/轴承套
齿轮
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1.4 CIM 应用展示
手表配件
线嘴/喷嘴
表盘/手表配件
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纺织配件
1.4 CIM 应用展示
斜口钳
推剪
刀片
阀门
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生产效率
大量生产
技术要点
添加剂选择，脱
脂
粉末+ 有机材料( 4~ 8%)
粉末+ 有机材料( 3~ 8%) 粉末+ 各种材料+ 水粉末+ 各种材料+ 有机溶剂粉末+ 有机材料+ 水
间歇、自动大量生产
颗粒调整
干式大流量颗粒调整、磨具生产设计间歇式控制粒度、调整粉浆
200~ 15
粒度分布，粉浆自动大量生调整，有机物选产择添加剂选择

陶瓷注射成型的研究

陶瓷注射成型的研究謝志鵬楊金龍黃勇(清華大學材料科學與工程系，新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室)摘要注射成型是可批量制備形狀復雜陶瓷部件的一種先進技朮. 本工作研究了陶瓷注射成型懸浮體的流變特性，考察了不同注射工藝參數對成型過程和坯體質量的影響. 對脫脂過程中有機物的熱分解和熱失重特性進行了分析，研究了脫脂機理及陶瓷部件的實際脫脂過程. 制備了完好的大尺寸陶瓷渦輪轉子和葉片.關鍵詞陶瓷，注射成型，流變性，脫脂形狀復雜的陶瓷部件的精密成型一直是近10余年來陶瓷制備科學所關心的問題. 雖然傳統注漿成型(slip casting)和隨后發展起來的壓濾成型(pressure filtration)可成型復雜形狀部件，但由于成型坯體密度均勻性差及尺寸精度低等問題而限制了其應用范圍. 陶瓷注射成型早在1937年就已出現，但直到80年代伴隨著陶瓷發動機研制，特別是發動機渦輪增壓器轉子和燃汽輪機中靜葉片等高難度部件的制備，才使這種成型技朮得到廣泛研究與發展﹝1，2﹞.陶瓷注射成型作為一種近淨尺寸成型技朮，不僅具有成型復雜形狀制品和尺寸精度、表面光潔度高等優點，而且具有自動化程度高，適應大規模生產的特點. 因此至今仍是成型復雜形狀部件的一種有效方法﹝3，4﹞.本工作以陶瓷發動機用渦輪轉子部件為主要制備對象，較系統地研究了陶瓷注射成型過程中懸浮體的流變特性、注射工藝過程及脫脂過程.1 實驗1.1實驗材料注射成型用Si3N4粉料由上海材料研究所制備，其平均粒徑為0.9μm，比表面積約為10m2/g，主晶相α-Si3N4約占93%(質量分數，下同)，其它化學組成參見文獻﹝5﹞. 根據有機載體相容性及它們與Si3N4粉料潤濕性研究結果﹝6﹞，實驗用有機載體選定為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、無規聚丙烯(APP)、硬酯酸(ST)、石臘(PW)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和硅烷(silane)﹔其中EVA，PE 和APP這些高聚物主要作為粘接劑從而提供坯體強度，PW，ST和DBP用作增塑劑和潤滑劑可減小注射熔體粘度及便于脫模，硅烷作為表面活性劑則有利于降低粘度和提高坯體強度﹝7﹞. 上述有機載體與可燒結Si3N4粉料(加入10%Al2O3,5%Y2O3)在雙輥加熱塑煉機上充分分散與混煉，然后造粒. 表1示出4種注射混合物料的組成.表1 Si3N4注射成型混合物料的組成Table 1 Compositions of injection molding mixtures of silicon nitride1.2 流變特性測定注射成型懸浮體(或稱熔體)流變參數的測量采用Instron-3211毛細管流變儀. 毛細管長徑比為43.69(＞40)，不需做入口校正﹝8﹞. 在不同溫度條件(90，110，130℃)和一定剪切速率范圍內測定剪切應力(τ)，剪切速率(γ*)，對所測γ*用Rabinowitsch方程γ=()γ*（1）進行非牛頓校正，從而求得校正后的剪切速率γ和表觀粘度ηa.1.3 注射成型與脫脂陶瓷渦輪轉子、葉片和彎曲強度試樣的成型采用日本制鋼所JC150SAⅡ型陶瓷注射成型機. 該機可方便地調節注射溫度、模具溫度、注射壓力等參數. 實驗用注射壓力分別為45，75和105MPa，所用注射溫度分別為105，120和135℃，模具溫度為40℃，同時采用差示掃描量熱法測定混合物料的比熱容，儀器型號為PERKIN-ELMER DSC-2C，溫度范圍20─180℃，每間隔2℃給出一數據. 熱擴散系數采用激光熱導儀測量，測量溫度為20，50和100℃.采用美國Dupont 2100熱分析儀測定有機物與Si3N4粉混煉后(質量比為1︰1)的熱失重特性. 同時在N2氣氛下測定成型坯體試樣的熱失重與微商失重，升溫速率3℃/min. 渦輪轉子和葉片坯體的脫脂在ZRT15型自控真空電阻爐內進行.2 結果與討論2.1 注射成型熔體流變特性圖1示出4種注射成型熔體在110℃時剪切應力隨剪切速率的變化，相應的表觀粘度變化見圖2. 由粘度曲線可見表觀粘度隨剪切速率增大而減小，即產生剪切變稀效應，屬于非牛頓假塑圖1 注射成型懸浮體剪切應力隨剪切速率的變化Fig.1 Share stress of injection molding suspensionchange with share rate圖2 注射成型懸浮體表觀粘度隨剪切速率的變化Fig.2 Apparent viscosity of injection suspension varies withshare rate性體. Mecolm﹝9﹞把陶瓷注射成型粘稠懸浮體可能出現的流動模型歸納為賓漢型(Bingham)，假塑性型(pesudo plastic)，聖*維南型(ST*Venant)和脹流型(dilatant). Mutsuddy研究認為具有假塑性型和賓漢型的懸浮體對成型過程是有利的，而脹流型流體在高剪切速率下表觀粘度上升，內部結構表現為陶瓷顆粒與有機物分離，將不利于注射成型. 而流動模型主要取決于混合物料中有機載體特性，這表明本實驗選用的有機載體是合適的.在本實驗研究范圍內，剪切應力和表觀粘度隨剪切速率變化可用下述方程描述：τ=τ+kγny(2)或ηa=τy/γ+kγn-1(3)為屈服應力，n為冪律指數(又稱非牛頓指數)，表示偏離牛頓式中：τy體的程度，經計算本實驗冪律指數約為0.2，這與以前的研究報道﹝10﹞接近.對于陶瓷注射成型懸浮體不僅要求良好的流動性，而且希望不會因溫度少許波動而產生大的粘度變化，粘度對溫度的依賴性對應于混合物料中有機載體產生粘流活化能，滿足Arrhenius方程圖3 表觀粘度與注射溫度的關系Fig.3 Apparent viscosity change with temperaturesηa=Aexp(-E r/RT)(4)式中：A是給定剪切速率下與材料性質有關的常數﹔Er是粘流活化能﹔R 為氣體常數﹔T為絕對溫度. 將式(4)中兩邊取對數得lnηa =lnA-Er/RT(5)為直觀起見，將自然對數換算成以10為底的對數，再用lgηa對1/T作圖. 圖3示出粘度隨溫度(90，110，130℃)變化，圖中直線斜率反映出粘度對溫度的敏感性，可見這種變化不是很劇烈的.2.2 注射工藝過程分析除了注射混合熔體的流動性外，注射工藝參數及實際充模過程也直接關系到成型后坯體質量，尤其是異形大尺寸部件. 表2給出不同注射工藝條件下 105渦輪轉子注射坯體的外觀品質. 從表中可見過高的注射壓力(如105MPa)和過高的注射溫度(135℃)易導致坯體產生缺陷，這可能與在較高溫高壓下凝固的坯體產生較大內應力有關. 從生坯試條的四點彎曲強度隨注射壓力增大而減小的變化特征(見圖4)可說明這一點.從熔體注射充模然后冷凝形成坯體過程進行分析，坯體內產生的應力包括兩種，即溫度應力和成型應力. 溫度應力是當熔體進入溫度較低的模具時，靠近模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化，使坯體內外形成溫度梯度而產生的，對于高聚物塑料的注射成型，因為凝固的聚合物層表2 注射成型工藝參數對坯體質量的影響Table 2 Effects of injection molding parameters on green bodyquality圖4 注射參數對成型試樣彎曲強度的影響Fig.4 Effect of injection parameters on flexuralstrength of green samples molded導熱性很差，其導熱系數小，如密度為0.92g/cm3的聚乙烯在150℃范圍內的導熱系數為0.25─0.40W/(m*K)﹝11﹞，所以在制品厚度方向上短時間內不會產生較大的溫度梯度. 但是陶瓷注射成型混合物料的導熱系數一般都明顯大于高聚物. 若將本實驗測得的有關熱物性數據代入公式﹝12﹞λ=ρ*C*α(6)式中：λ為導熱系數，W/(m*K)﹔ρ為密度，g/cm3﹔C為比熱容，J/(kg*K)﹔α為熱擴散系數，cm2/s. 求得在50℃時，λ=2.4W/(m*K），而熱塑性聚合物的λ值約為0.15─0.55W/(m*K)，前者比后者大一個數量級. 因此，陶瓷注射成型冷凝過程易產生較大溫度應力.成型應力是注射中模腔熔體尚未完全凝固，而澆口已封凝保存在熔體中的殘余應力，通常圖5 渦輪轉子坯體內的密度(g/cm3)分布Fig.5 Density distribution in green turbinerotor body圖6 渦輪轉子注射成型的充模過程Fig.6 Injection molding processing of turbine rotor大的注射壓力和保壓壓力在模腔內保存較大的殘余應力，由于陶瓷注射熔體壓縮性小，這種應力不易得到有效松弛，因此冷卻時易導致應力分布不均勻而使坯體產生裂紋等缺陷.圖5示出渦輪轉子坯體的密度分布. 相對坯體尺寸來說該密度分布是相當均勻的，但仍有微小差異. 即邊緣葉片及澆口處密度較低，靠根部的底端密度較高. 這種密度分布主要與模具澆口設計和充模過程壓力的損失有關﹝13﹞. 從轉子的充模過程(見圖6)分析，注射熔體最早到達底端，然后再向周邊擴展至整個模腔﹔周邊葉片處成型時相應的壓力損失最大，模腔壓力最小，同時此處漿料冷凝最快，難以補漿，因此密度稍低.上述結果和分析表明，合理調整工藝參數對改善成型體密度均勻性，減小坯體內應力是至關重要的. 本實驗體系選用了稍低的注射溫度和適中的注射壓力如105℃，75MPa和120℃，75MPa，這對于異形大尺寸轉子的實際注射成型是有利的.2.3 脫脂行為為了與實際脫脂條件一致，反映有機物的熱分解特性的熱失重曲線(見圖7)是在N氣氛中得到的. 圖中每種有機物的最大質量變化率及對2應溫度見表3. 從圖中可以發現，作為增塑劑和潤滑劑的低分子有機物PW，DBP在200─300℃分解揮發﹔而高分子聚合物EVA和PE的熱解溫度較高，為400─500℃. 值得注意的是分子量分布較寬的無規聚丙稀(APP)的熱解溫度正好介于上述兩者之間. 表3中APP的最大微商失重(微商失重用于表示質量隨時間的變化率﹝14﹞)也最小，表明加入這種高分子對調整脫脂速率是有利的. 圖8為實際注射試樣的失重與微商失重，大約在258℃和443℃左右分別出現最大峰，即對應于最大的失重率. 與圖7對比分析可知前一個微商失重峰主要來自坯體中低分子的分解揮發，后一個峰主要是高聚物熱解所致，這與裂解氣相色譜分析結果是一致的﹝6﹞.圖7 注射成型常用有機物熱失重特征Fig.7 Thermogravimetry curves of organic bindersused in injection molding圖8 注射成型混合物料的熱失重與微商失重Fig.8 Thermogravimetry and differential mass lossof injection mixture表3 熱失重曲線中最大的失重率與相關溫度Table 3 Maximum mass loss percentage and relative temperaturein DTG curves圖9 轉子和葉片成型體的脫脂制度Fig.9 Binder removal systems of turbinerotor and blade moldings實際脫脂過程是將坯體放入一金屬容器內，并埋粉，然后將它們置于脫脂爐內. 埋粉主要作用是支撐坯體，避免加熱過程中的變形﹝15﹞. 為了避免有機物在高溫下的劇烈氧化分解，脫脂氣氛采用N2，壓力為0.2MPa. 圖9分別示出成功地用于Si3N4渦輪轉子和葉片脫脂的溫度曲線，實驗測得坯體于250℃時相對質量損失約18%，530℃時達97%，脫脂后坯體完好，沒有發現開裂變形等缺陷. 作為對比在常壓空氣中用同樣溫度曲線，脫脂進行到200℃即發現坯體產生裂紋. 這表明對于注射成型異形大尺寸氮化硅坯體在N2氣氛下脫脂是必要的. 而一定的氣氛壓力則可縮小有機物揮發及分解產物的有效體積，減少因坯體內部氣相體積膨脹而引起開裂的可能性.除了氣氛和壓力的影響，脫脂速率也直接受溫度控制. 因此不同階段升溫速率應有所不同. 從圖9脫脂升溫曲線亦可發現，在150─300℃之間，升溫速率較緩，耗時較長. 因為在這一階段，坯體受熱軟化后強度低，易發生變形﹔另一方面，這一時期坯體內尚未形成氣孔通道，揮發的小分子會因無法排除而在坯體內產生較高壓力，坯體產生鼓泡、腫脹或開裂. 在脫圖10 脫脂后燒結完好的轉子和葉片Fig.10 Turbine rotor and blade parts after debinding andsintering脂后期坯體強度較高，已形成部分氣孔通道，可容許有機物的熱分解揮發速率較快而不會產生缺陷，同時可提高脫脂效率﹝9﹞. 圖10示出了經脫脂后燒結完好的Si3N4渦輪轉子與葉片.3 結論(1) 本研究所選用的有機載體與Si3N4粉料組成的陶瓷注射成型熔體具有非牛頓假塑性體特性. 表觀粘度隨剪切速率增大而減小，流變方程滿足τ=τy+kγn，粘度對溫度的依賴性可通過Arrhenius方程求得. 實驗表明該注射熔體適于陶瓷注射成型.(2) 對異形大尺寸坯體的注射參數和充模過程的研究表明，過高的注射壓力和注射溫度易使坯體內產生較大的成型應力和溫度應力，增加坯體變形和開裂的危險性. 與高聚物塑料相比，陶瓷注射成型混合物料的導熱系數較大，而可壓縮性較小，因此注射壓力應當適中，主要用于克服充模阻力損失，并非壓縮熔體. 渦輪轉子內密度測試結果表明注射成型體的密度分布是比較均勻的.(3) 不同功能的有機物具有不同的熱失重特性. 脫脂過程的溫度制度和氣氛、壓力均會對這些有機物熱分解速率產生影響. 在坯體軟化，內部又尚未形成氣孔通道這一階段，升溫速率須嚴格控制. 惰性氣氛(如N2)和一定的氣氛壓力有助于成功地進行脫脂. 通過合理地控制脫脂溫度、氣氛及壓力可獲得完好的陶瓷渦輪轉子和葉片.參考文獻1 Mutsuddy B C. Injection molding research paves way to ceramic engine parts. Industrial Research Development,1983;25:762 Whalen T J, Johnson C F. Injection molding of ceramics. AmCeram Soc Bull,1981;60:2163 Edirisinghe M J.Fabrication of engineering ceramics by injection molding. Am Ceram Soc Bull,1991;70:8244 Mangels J A. Low_pressure injection molding. Am Ceram Soc Bull,1994;73:375 Xie Z P, Hung Y, Wu J G.Effects of powder characteristics and grinding processes on fluidity of ceramic injection molding. J Mater Sci Lett,1995;14:11656 謝志鵬. 陶瓷注射成型的研究：﹝博士論文﹞. 北京：清華大學，19937 Zhang J G,Edirisinghe M J,Evans J R G. The use of silane coupling agents in ceramic injection molding. J Mater Sci, 1988;23:21158 Baglcy E B.The separation of elastic and viscous effect in polymer flow. Trans Soc Rheol,1961;(5):3559 Mecolm L J. Forming, Shaping and Working of High_Performance Ceramics. New York: Blakie and Son Ltd, 1988:17910 謝志鵬，王林，吳建光. Si3N4陶瓷注射成型的流變特性. 硅酸鹽通報，1993﹔(3)：2011 . 熱塑性塑料注射原理. 林師沛譯. 北京：輕工業出版社，1983：3212 王興天主編. 注射成型技朮. 北京：化學工業出版社，1989：20013 謝志鵬，吳建光. 復相陶瓷注射成型的流變特性與動態過程. 硅酸鹽學報，1995﹔23(2)：12814 李余增. 熱分析. 北京：清華大學出版社，1987：1715 謝志鵬，吳建光，黃勇等. 氮化硅陶瓷注射成型體脫脂過程的研究. 現代技朮陶瓷，1994﹔(4)：3STUDY ON CERAMIC INJECTION MOLDINGXie Zhipeng Yang Jinlong Huang Yong(State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, Department ofMaterials Science and Engineering,Tsinghua University)ABSTRACT Injection molding has been shown to be a useful technique to fabricate large quantities of complex shaped ceramic parts. In this work, the rheology of suspension in ceramic injection molding was studied, and the effects of injection parameters on the injection processing and the quality of molded bodies also were investigated. Thermalgravity andthermal_degradation of organic binders were characterized and binder removal mechanism and process for large turbine rotor molding were studied. The ceramic turbine rotor and blade without defects were obtainedafter debinding and sintering.KEY WORDS ceramics,injection molding,rheology,binder removal Received: February 3, 1997.Correspondent: Xie Zhipeng, Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing100084.1997年2月3日收到.通訊聯系人：謝志鵬，男，40歲，博士，副教授，清華大學材料科學與工程系，北京100084.。

陶瓷粉末注射成型技术

陶瓷粉末注射成型技术哎，你听说过陶瓷粉末注射成型技术吗？这玩意儿可真是高科技啊，我最近在研究这个，感觉自己都快成半个专家了。

你知道吗，这技术就是把陶瓷粉末和有机粘结剂混合在一起，然后注射到模具里成型。

听起来简单，但里面的门道可多了去了。

我记得有一次，我和老李在实验室里捣鼓这个，他一边搅拌着那些粉末，一边嘴里念叨着：“这玩意儿要是弄不好，可就全废了。

”我看着他那副认真的样子，忍不住笑出声来：“老李，你这架势，不知道的还以为你在炼丹呢！”他瞪了我一眼，说：“你小子别笑，这可比炼丹难多了。

”那天我们试了好几次，每次出来的成品都不太理想。

要么是密度不够，要么是表面有瑕疵。

老李急得直挠头，我看着他那副模样，心里也跟着着急。

后来我们决定换个思路，调整了一下粘结剂的比例，结果还真成了！看着那件完美的陶瓷制品从模具里取出来，我和老李都乐坏了，差点没抱在一起庆祝。

这技术虽然复杂，但做出来的东西可真是漂亮。

我记得有一次，我们用这技术做了一批陶瓷饰品，拿到市场上卖，结果一下子就被抢光了。

那些顾客都说，这东西既精致又耐用，比那些普通的陶瓷制品强多了。

我听了心里那个美啊，感觉自己这几个月的辛苦没白费。

不过，这技术也有它的局限性。

比如，对材料的要求特别高，稍微有点杂质就会影响成品的质量。

还有，成型后的脱脂和烧结过程也很关键，稍有不慎就可能前功尽弃。

所以，每次做实验的时候，我都特别小心，生怕出什么差错。

有一次，我和老李在实验室里忙活了一整天，结果还是没成功。

我累得瘫坐在椅子上，老李却还在那儿琢磨。

我看着他那副认真的样子，心里突然有种说不出的感动。

这老李，平时看着大大咧咧的，但做起事来还真是一丝不苟。

后来，我们终于找到了问题的关键，调整了一下工艺流程，结果一下子就成功了。

那天晚上，我和老李一起去喝了顿酒，庆祝我们的胜利。

酒桌上，老李拍着我的肩膀说：“小子，咱们这回可算是摸到门道了，以后可得好好干，别辜负了这门技术。

”我听了，心里暖洋洋的，感觉自己肩上的担子更重了。

陶瓷注射成型技术教学课件ppt

陶瓷注射成型技术的优缺点及与其他成型技术的比较最新研究进展和未来发展趋势
02
陶瓷注射成型技术概述
陶瓷注射成型技术的定义
陶瓷注射成型技术是一种将陶瓷粉末、粘结剂、增塑剂等原料混合，通过注射机注入模具，经干燥、烧结后获得致密陶瓷成品的工艺方法。
陶瓷注射成型技术结合了塑料注射成型技术和传统陶瓷成型技术的优点，具有成型复杂形状、高精度、高一致性等优势。
注射机
将混合好的原料注射到模具中，形成所需形状的坯体。
模具
用于确定坯体的形状和尺寸，通常由金属或陶瓷制成。
压机
用于将注射好的坯体进行压缩，以提高其密度和强度。
烧结设备
烧结炉
用于将坯体进行高温烧结，使其成为具有足够强度的成品。
烧结助剂
为了促进烧结过程的进行，通常需要添加一些烧结助剂。
冷却装置
高技术陶瓷领域
如电子、通讯、能源、环保等领域的零部件制造。
精密陶瓷领域
如光学、机械、航空航天等领域的零部件制造。
功能陶瓷领域
如压电、热敏、磁性等领域的电子元器件制造。
03
陶瓷注射成型技术工艺流程
原料制备
原料储存
配料计算
保证原料的化学性质稳定，避免吸潮、氧化等。
根据所需制备的陶瓷部件的尺寸和性能要求，计算所需原料的种类和数量。
球磨混合
干燥与除气
将原料加入球磨机中，加入适量的水或其他溶剂，混合均匀，以保证原料的分散性。
通过干燥和除气处理，去除原料中的水分和气泡，保证注射成型的质量。
模具设计
01
02
03
模具材料选择
根据陶瓷部件的形状和尺寸要求，选择合适的模具材料，如金属、塑料等。

陶瓷高压注浆成型工艺

陶瓷高压注浆成型工艺
陶瓷高压注浆成型工艺是一种将陶瓷粉末和粘合剂混合后，通过高压
注射机将混合物注入模具中进行成型的工艺。

具体工艺流程如下：
1.准备原料：将陶瓷粉末和粘合剂按一定比例混合。

2.注浆：将混合物倒入高压注射机中，通过高压将混合物注入模具中。

在注入过程中，需要控制注入速度和压力，以保证成型品的质量。

3.固化：注浆完成后，待陶瓷材料固化后，即可将成型品取出。

4.烧结：成型品经过固化后需要进行烧结，以使其获得更高的密度和
硬度。

5.加工处理：烧结后的陶瓷成型品需要进行加工处理，如磨光、抛光等，以使其表面光滑。

陶瓷高压注浆成型工艺具有成品的尺寸精度高、表面光滑、强度高、
耐磨性好等优点，广泛应用于电子、机械、化工等领域的制造。

陶瓷注射成形中脱脂工艺及其新进展

度 ,粘结剂将在毛细力的作用下被吸出成形坯并且流入吸料中。
对于虹吸脱脂 ,吸料粉末的直径要小于成形坯粉末颗粒直径 ,孔
隙率要高 ,并且应该与成形坯不发生反应。这样脱脂过程中的
变形将会大大减小 ,在成形体表面降低气体部分气压的组成 ,而
且有机体能均匀一致地被虹吸出坯体。虹吸脱脂的控制步骤是
粘结剂在成形坯中的毛细流动。
用图 1 所示模型模拟的曲线与实验结果很符合。
图 1 综合脱脂模型图 Fig. 1 The comprehensive model of debinding
关键词陶瓷注射成形粘结剂脱脂
Advances in Studies on Debinding Processes of Ceramic Injection Molding
P EN G Zho u , XIAO J ianzho ng
( State Key Lab of Die & Mould Technology , Huazhong U niversity of Science and Technology , Wuhan 430074)
Lin[9] 设计了一个浸泡在溶剂中、厚度为 L 的板状模型 ,假
定只在该板的一面发生扩散 ,从扩散方程入手计算了 t 时间内
成形坯中残留的粘结剂相对含量 C :
C = e x p ( -
DbS tπ2 4L2
)
(3)
式中 :DbS为粘结剂分子在粘结剂2溶剂溶体内的扩散系数 ,即粘
结剂和溶剂的互扩散系数。式 (3) 可以表达为 :
平方成正比 ,与颗粒直径、压力降和孔隙率的平方成反比。从式
(2) 可知 ,渗透控制方式的热脱脂时间与粘结剂分解气体的粘

陶瓷的注射成型技术.

陶瓷的注射成型技朮随着现代陶瓷越来越多地被应用在先进热机组件上，注射成型以其适于大批量生产复杂形状陶瓷制品而倍受重视。

现代陶瓷在高温强度和耐磨性等方面具有优异的性能，但其硬度很大，采用机械加工成本极高，而采用注射成型技朮，由于坯体的成型形状接近制品的最终形状，使得这一问题得到了解决。

尽管许多工艺都可用来制造陶瓷，但对于高尺寸精度、复杂形状陶瓷制品的大批量生产，仅可通过粉浆浇注和注射成型来实现，而后者更快。

陶瓷的注射成型技朮有着诸多优点，用它制备复杂形状陶瓷组件，不仅产品尺寸精度高、表面条件好，而且省去了后加工操作，降低了生产成本，缩短了生产周期，还具有自动化程度高，适合于大规模生产的特点。

该工艺一般包括下列步骤：陶瓷粉的选取﹔粘结剂的选取﹔陶瓷粉与粘结剂的均匀混合﹔注射成型﹔脱脂(脱粘结剂)﹔烧结。

其中，脱脂是成功的关键。

1原料1.1陶瓷粉的选取陶瓷粉的特性如颗粒形貌、粒度分布、平均粒径、比表面以及表面自由能等对整个工艺的其它环节都有很大的影响﹝6～8﹞。

理想的陶瓷粉应该具有如下特点：(1)粒度分布宽，平均粒径小，适于快速烧结。

(2)以球形(或等轴)为主，填充密度高，有足够的粒间摩擦，以避免变形。

(3)表面洁净，无团聚。

(4)无毒害，低成本。

1.2粘结剂的选取粘结剂能使粉末填充成预期形状，它对整个工艺有重要的影响。

理想的粘结剂应具备下列特点：(1)在成型温度下纯粘结剂的粘度在0.1Pa.s以下，流动时不发生与粉体的分离，冷却后有足够的强度和硬度。

(2)为惰性物质，与粉体无反应。

(3)在成型和混合温度以上才分解，分解产物无毒性、腐蚀性且残余灰分少。

(4)膨胀系数低，由热膨胀或结晶引起的残余应力低。

(5)符合环保要求，价廉，安全﹔不吸湿，无易挥发组分，贮藏寿命长。

目前使用的大多数粘结剂可分为3类：蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。

表1列出了各类粘结剂的典型成分。

表1陶瓷注射成型用粘结剂的成分蜡基粘结剂通常含3、4种组分。

4.2陶瓷注射成型技术解析

每年垄断了全球数亿美元的市场 ▪ 美国已实现氧化锆理发推剪的生产和发动机中氮化硅零部件
的应用等 ▪ 在国内中南工业大学粉末冶金国家重点实验室开发出精密双
螺旋混练机陶瓷内衬和具有双螺纹的陶瓷喷嘴等 ;而华中科技大学材料学院应用CIM技术成功开发出氧化锆氧传感器.
陶瓷粉末注射成型基本工艺流程图
注射成型技术对陶瓷粉末的要求
注射成型粘结剂体系
▪ 注射成型中的粘结剂有两个基本的功能。首先在注射成型阶段能够和粉末均匀混合，加热后能够使得粉末具有良好的流动性；其次，粘结剂能够在注射成型后和脱脂期间起到维持坯体形状的作用。可以说，粘结剂是粉末注射成型技术中的核心和关键，每次注射成型工艺的提高和突破都伴随着新粘结体系的诞生。在CIM中，由于粉末粒度比金属粉末注射成型中的细小，粉末本身的流动性差，粉末和粘结剂混合后粉末之间的间隙极小，造成脱脂困难，这就对粘结剂提出了更苛刻的要求。因此，作为陶瓷注射成型粘结剂，必须具备以下条件：
立式注射成型机ຫໍສະໝຸດ 注射成型机构组成▪ 可塑化机构（注射机构） ▪ 合模机构（包括模具） ▪ 油压机构 ▪ 电气控制机构
注射成型模具
注射成型制备氧化锆坯体
注射成型制备氧化锆坯体
注射成型过程中缺陷的控制
▪ 在注射成型过程中缺陷的控制基本可从两个方面考虑：一方面是成型温度、压力和时间三者关系设定；另一方面是填充时喂料在模腔中的流动。因为CIM 产品大多数是形状复杂、精度要求高的小尺寸零件，混料在模腔的流动就牵涉到模具设计问题，包括进料口位置、流道的长度、排气孔的位置等，都需对混料流动性质、模腔内温度和残余应力分布等参数有清楚了解。现行计算机充模过程动态模拟，正为注射成型这一步提供理论指导。
系

CIM陶瓷粉末注射成型技术教学课件ppt

生产设备及选择
04
生产设备的组成
包括料斗、料仓、振动筛等，用于储存和筛选原料。
原料储存设备
混炼设备
成型设备
烧成设备
如搅拌机、捏合机、三辊研磨机等，用于将原料混合并研磨成均匀的浆料。
包括注射机、模具、脱模机等，用于将浆料注射到模具中并形成制品。
如窑炉、烧成车等，用于烧成和硬化制品。
生产设备的选择原则
03
检测和检验
对烧结后的制品进行质量检测和性能检验，以确保其符合预期的技术要求和规格。
注射后的处理
01
脱模
注射成型后，将制品从模具中脱出，并对其进行必要的清理和修饰。
02
烧结
将脱模后的制品进行高温烧结，以去除其中的粘结剂等添加剂，并获得最终的制品。
关键技术
03
VS
陶瓷粉末的制备方法主要有研磨法、化学法、熔融法等。根据不同的制备方法，选择适当的工艺参数，确保粉末的粒度、纯度和分散性满足要求。
充模
成型
在一定温度和压力的作用下，使陶瓷粉末成型并形成具有一定形状和尺寸的坯体。成型方法有压制成型和等静压成型等。
成型和脱脂以及烧结
脱脂
将坯体中的粘结剂脱去，以形成具有微孔隙的素坯。脱脂过程需要在一定温度和气氛条件下进行，同时需要注意防止素坯变形和开裂。
烧结
将素坯在高温下进行烧结，使陶瓷颗粒之间形成牢固的结合。烧结温度和时间是影响烧结效果的关键因素，需要在一定范围内选择合适的工艺参数。烧结后的陶瓷制品需要进行后处理，如加工、研磨和抛光等，以满足使用性能要求。
根据生产规模和产量要求，选择具有相应生产能力的设备。
生产能力
选择能够生产出符合要求的制品的设备。
产品质量

陶瓷注射成型

陶瓷注射成型陶瓷注射成型(咱ectlon m°1ding〉技术是目前国际上发l+最快、应用最广泛的陶瓷零+,/件精密制造技术.该成型方法的工艺原理是通过在陶瓷粉料巾加入一定量的聚合物及其它添加剂组元,赋子陶瓷粉料与聚合物相似的流动性,采用压力注射的方法制成各种形状的制品,从而解决复杂形状制品的成型。

注射成型的工艺流程主要包括注射浆料的制各、压力注射、脱脂及后续加工,其巾浆料的制备和成型制品的脱脂是整个成型工艺过程的关键。

|;注射浆料的制备注射浆料的制各,即将可烧结的陶瓷粉料与合适的有机添加剂按一定配比在一定温度下均匀混炼,然后T燥、造粒,得到可用于注射成型的浆料。

有机添加剂包括热塑性树脂、石蜡等具有不闸性质和功能的有机物。

针对注射成型的工艺特点,注射浆料的基本要求包括;在满足流动性的前提下尽可能高的陶瓷固相含量,陶瓷粉料在有机载体巾稳定均匀地分散,有机添加剂在随后的脱脂工艺巾易于除去等。

制备上述注射浆料的关键是选用合适的陶瓷粉料和有机添力口齐。

注射成型对陶瓷粉料①陶瓷粉料注射成型对陶瓷粉料的要求主要包括;a较宽的粒度分布(可有效降低浆料的相对黏度);b较小的平均粒径(适于快速烧结);c以球形(或等轴)颗粒为主(填充密度高〉;d 无团聚(团聚会降低浆料的流动性);e无毒害、低成本。

②有机添加剂有机添加剂通常是指由数种有机物混合而成的黏结剂.它能使粉末填充成顸期形状,凶而对整个工艺过程有重要影响。

理想的黏结剂应具各下列特点;a在成型温度下具有较低的黏度(01Pas),流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度;b为惰性物质,与粉体无反应;c在成型和混合温度以上才分解,分解产物无毒性、瘸蚀性且残余灰分少;d热胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低;e环保、价廉、安全。

陶瓷注射成型技术

陶瓷注射成型刘明亮（武汉理工大学材料学院武汉市湖北省430000）摘要：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健因素，重点介绍了粘结剂、注射成型及脱脂等关健工艺及其研究现状，并在此基础上评价和展望了该技术的发展前景。

关键词：陶瓷注射成型；粘结剂；脱脂；现状Ceramic Injection MoldingLiu mingliangAbstract: Ceramic injection molding (CIM) is a near-net-shape forming process for fabricating ceramic components, which is extensively used in fabricating parts with high precision and complex shape and received great attention now. In this paper, the key steps of CIM are detailedly reviewed. Their research status and the techno1ogies involved including binder，injection process，debinding and so on are discussed. At last, the development of injection molding technology is also evaluated.Keywords:ceramic injection molding; binder; debinding; status20世纪以来，特别是二次世界大战以后，随着原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展，对于材料的高温、高耐磨、多功能等性能要求越来越苛刻，而先进的工程陶瓷所具有的优点基本上能满足上述的苛刻条件。

陶瓷注射成型技术

在采用ＣＩＭ工艺制备陶瓷材料的过程中，由于要加入大量黏结剂，故ＣＩＭ制品
烧结后的尺寸收缩远远大于模压制品，尺寸难以控制，烧结坯体中也容易产生内应力，影响烧结体性能．为了防止因大量收缩引起的变形和精度下降，试验中在不影响成型性的条件下，要求尽可能高的粉末含量．随着石蜡含量的减少，烧结后试样的体积密度和抗弯强度都降低．这主要是由于降低石蜡含量将使喂料黏度增加，流动性变差，在相同的混料工艺和时间内混料相对困难，黏结剂不能很好地均匀包裹粉末颗粒，脱脂后生坯密度不均匀，更易形成内部缺陷，而这在后续的烧结中是无法弥补的．
双辊式混炼机的主要结构是以不同速度相对回转的２个辊筒．浆料在辊隙中由于机械力和相对速度的作用受到强烈的碾压、剪切和撕裂作用，经过多次反复碾压剪切作用使浆料的各组分分散均匀，达到混合的目的．在混合初期，浆料在碾压和剪切力作用下，高分子链发生断裂生成部分相对分子质量较小的有机物并且发生形变，形成片状或带状物结构．
不同的混料工艺对氧化铝注射成型制品的脱脂质量也有较大的影响．
图７采用２种混料工艺的试样在脱脂后的直观图
图７为脱脂后试样的直观图，可以看出，搅拌式混料工艺有利于脱脂的进行，脱脂后试样无裂纹、变形、孔洞、塌陷等缺陷，而采用双辊式混料工艺的试样在脱脂后表面出现了严重的裂纹和中心凹陷，内部有较大孔洞．
过程中会有少量碳生成，导致浆料颜色变深，而游离碳在后续脱脂工艺中很难完全脱除，从而严重影响试样性能．当温度控制在低于170℃时，聚丙烯不能很好地熔化，使得浆料黏度增加，与辊筒之间的摩擦阻力增大，不利于混料的进
行．摩擦热不是一个定值，而是随着浆料体积、室内温度、通风条件等的改变而变化，因此双辊式混料的温度不易控制．
主
题
2012.4.2

陶瓷注射成型技术

陶瓷粉末注射成型基本工艺流程图
注射成型技术对陶瓷粉末的要求
2) 粉末不结块团聚；
1) 粉末应专门配制，以求高的极限填充密度和低的成本；
3) 粉末形状主要为球形；
4) 粉末间有足够的摩擦力以避免粘结剂脱出后坯件变形
或塌陷，在大多数情况下，自然坡度角应大于55°；
5) 为利于快速烧结，应具有小的平均粒度，一般要求小于1μm； 6) 粉末本身致密，无内孔隙； 7) 粉末的表面清洁，不会与粘结剂发生化学反应。
各种粘结剂体系的优缺点比较
体系主要组元优点缺点
热塑性石蜡、聚乙适用性好、流动性好、易脱脂时间长、工体系烯、聚丙烯于成型、粉末装载量高、艺较复杂注射过程易控制热固性环氧树脂、注射坯的强度高、脱脂速注射过程不易控体系苯酚树脂度快制、适用性差、缺陷多有机物少、脱脂速度快凝胶体甲基纤维素、生坯强度低、脱系脂困难水、甘油、硼酸粉末装载量小水溶性纤维素醚、脱脂速度快体系琼脂
陶瓷注射成型技术
陶瓷部件的注射成型是利用塑性材料在压力下的注射成型原理的一种成型原理。在成型过程中需要将热塑性材料混合在一起。
陶瓷注射成型工艺主要有三个环节构成：第一：热塑性材料与陶瓷粉体混合成热熔体，然后注射进入相对冷的模具中。
第二：这种混合热熔体在模具中冷凝固化。
第三：成型后的坯体制品被顶出而脱模。
CIM中几种常见的粘结剂组成
近年来国际上各种陶瓷粉末注射成型中经常用到的较典型的粘结剂，从表中可以看出，CIM中用粘结剂体系还主要属于热塑性多组分体系。
粉末组成
Si3N4
粘结剂组成
体系
ZrO2 Al2O3 SiC/Si3N4

4.2陶瓷注射成型技术

CIM混料制备
混料是粉末和粘结剂的混合物。在整个注射成型的工艺中，粉末和聚合物粘结剂混合物的制备是最重要的步骤之一。工艺要求混料具有良好的均匀性、良好的流变特性，以及好的脱脂特征。只有这三个方面都照顾到的粉末注射系统才是一个成功的体系。对选定的混合技术，起主要作用的是混合速率、温度和时间。但如果混合速度和温度太低，无论多长时间混料也无法均匀，因混料将在不均匀的水平上达到平衡，即存在一临界剪切状态。 PIM的流变学问题主要就是混料粘度的评价表征问题。PIM 工艺涉及到的物料体系和状态，可能是纯粘性的，也可能是粘弹性、粘塑性的，故变形的流动过程很复杂，可能既有瞬时变形，也有对时间依存关系的变形（蠕变）。
陶瓷注射成型工艺主要有三个环节构成：第一：热塑性材料与陶瓷粉体混合成热熔体，然后注射进入相对冷的模具中。
第二：这种混合热熔体在模具中冷凝固化。
第三：成型后的坯体制品被顶出而脱模。
陶瓷粉末注射成型技术概况
粉末注射成型源于20世纪20年代的一种热压铸成型技术，当时已用于生产汽车火花塞等产品。 20世纪50年代，用环氧树脂作粘结剂试制了大量的硬质合金、难熔金属、陶瓷等，预示着此技术在应用中的地位。但因理论欠缺，加之制粉、成型和烧结等技术存在一系列不足，离应用的距离还比较远。到20世纪80年代，硬质合金、陶瓷领域基础研究的发展和突破，如超细粉制备、先进陶瓷增韧理论和技术的发展，使该工艺制备的材料性能较 50年代有很大的提高，促使PIM成为比较成熟的复杂形状制品的制备成型技术。陶瓷粉末注射成型产品全球销售收入从80年代末的4500万美元到90年代末的4.2亿美元，并以每年20%~25%的速度增长，预计到2010年将达到 24亿美元。只有美国,欧洲和日本的PIM产业发展比较成熟，而韩国、新加坡、中国、中国台湾地区、印度等地均建有PIM生产厂，但产值尚小，正蓄势待发。