粉体陶瓷成形技术
陶瓷粉末成型工艺
陶瓷粉末成型工艺陶瓷粉末成型工艺是一种将陶瓷粉末通过成型工艺形成所需形状的技术。
它是陶瓷制造过程中的重要工艺环节之一，具有节约原料、节能环保、生产周期短等优点，在陶瓷制造行业中得到广泛应用。
首先，陶瓷粉末成型工艺一般分为干法成型和湿法成型两种。
干法成型是指将陶瓷粉末与一定比例的添加剂（如粘结剂）混合均匀，然后通过压制、模压等工艺将混合物制成所需形状。
干法成型通常适用于较简单的形状，成型效率较高。
湿法成型是指将陶瓷粉末与一定比例的添加剂混合均匀后，加入一定量的溶剂形成糊状物料，然后通过浇注、注射、挤出等工艺将糊状物料制成所需形状。
湿法成型适用于复杂形状的制造，可以制作出细致、复杂的陶瓷制品。
其次，为了保证陶瓷粉末成型的质量，需要对粉末进行预处理。
预处理主要包括粉末的浸湿处理、干燥处理和筛分处理等。
粉末的浸湿处理是指将粉末与一定比例的溶液混合搅拌，使其表面浸润均匀。
干燥处理是将浸润后的粉末进行烘干，以去除其中的水分。
筛分处理是将粉末进行筛分，分离出一定粒度的粉末，保证成型过程中粉末的均匀性和流动性。
陶瓷粉末成型工艺中常用的成型方法有压制成型、注射成型、挤出成型等。
压制成型是指将混合好的陶瓷粉末放入模具中，通过压力的作用使其成型。
压制成型适用于简单的形状，能够控制成型件的尺寸和密度。
注射成型是指将糊状物料注入模具中，然后通过空气或机械力将糊状物料强制排出，形成所需的形状。
注射成型适用于复杂的形状，能够制作出尺寸精度较高的陶瓷制品。
挤出成型是将糊状物料放入压力容器中，通过挤压压力将糊状物料从模具中挤出，形成所需形状。
挤出成型适用于长形或管状的制品，能够提高生产效率。
陶瓷粉末成型工艺中，还需要考虑烧结工艺。
烧结工艺是将成型好的陶瓷制品放入烧窑中进行高温烧结处理，使其具有一定的强度和致密度。
烧结温度和时间的选择对陶瓷制品的性能具有重要影响。
烧结温度过高会使陶瓷制品变形或烧结不充分，烧结温度过低则会影响陶瓷制品的力学性能和致密度。
陶瓷粉末成型技术的工艺与控制
国内发展现状：国内陶瓷粉末成型技术的研究和应用已经取得了一定的进展，但与国际先进水平相比仍存在一定 差距。
国外发展现状：国外陶瓷粉末成型技术的研究和应用已经非常成熟，具有较高的技术水平和应用范围。
国内外技术对比：国内外陶瓷粉末成型技术在技术原理、设备结构、工艺流程等方面存在一定的差异，需要根据 具体应用场景进行选择。
设备故障排除：及时排除设备故障，避免影响生产进度和产品质量
温度控制：确保烧结过程中的温度稳定，避免过热或欠热 压力控制：通过调整压力，控制陶瓷粉末的压缩比和密度 时间控制：合理安排各个工艺阶段的时间，确保陶瓷粉末充分成型 气氛控制：保持适宜的烧结气氛，避免氧化或还原反应对产品的影响
质量检测：对陶 瓷粉末成型过程 中的各个环节进 行严格的质量检 测，确保产品质
陶瓷粉末成型技术将不断向高精度、高效率、低成本方向发展 3D打印技术将进一步应用于陶瓷粉末成型领域 智能化、自动化技术将不断应用于陶瓷粉末成型生产过程中 环保、可持续发展将成为陶瓷粉末成型技术的重要发展方向
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粉末压制成型
凝胶注模成型
喷射成型
注射成型
烧结工艺原理 烧结温度与时间 烧结气氛与压力 烧结过程中的影响因素
烧结工艺：将陶瓷粉末加热至高温，使其致密化并形成坚硬的陶瓷材料 表面处理：对陶瓷表面进行涂层、镀膜等处理，提高其耐磨、耐腐蚀等性能
切割和加工：对烧结后的陶瓷进行切割、磨削等加工，以满足特定形状和尺寸的要求
陶瓷粉末成型技术的 工艺与控制
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陶瓷粉末成型技术概 述
陶瓷粉末成型工艺
陶瓷粉末成型工艺的 控制要素
陶瓷粉末成型技术的 挑战与解决方案
陶瓷粉末成型工艺
陶瓷粉末成型工艺
陶瓷粉末成型工艺是一种将陶瓷粉末通过特定工艺加工成所需形状和尺寸的过程。
它通常涉及将粉末与有机粘结剂混合，然后通过压制或注射成型等方法获得具有一定形状和密度的坯体。
在陶瓷粉末成型工艺中，首先需要将陶瓷粉末与有机粘结剂进行混合，以便将粉末粘结在一起形成具有一定形状和强度的坯体。
这个过程中，需要根据粉末的特性和所需的坯体形状选择合适的有机粘结剂，并进行适量的添加。
接下来，将混合好的陶瓷粉末和有机粘结剂进行压制或注射成型。
压制成型是一种传统的陶瓷成型工艺，通过将混合好的料浆倒入模具中，然后施加压力使料浆成型。
注射成型则是一种较新的成型工艺，通过将混合好的料浆注入模具中，利用注射机的压力使料浆在模具内流动并充满整个模腔。
在成型过程中，需要控制压力、温度等工艺参数，以确保坯体具有足够的强度和尺寸精度。
同时，还需要注意防止出现开裂、气泡等缺陷。
最后，将成型的坯体进行脱脂和烧成处理。
脱脂是将坯体中的有机物排除的过程，通常需要在一定的温度和气氛下进行。
烧成是将脱脂后的坯体在高温下进行烧结的过程，以获得具有所需性能的陶瓷制品。
总之，陶瓷粉末成型工艺是一种复杂的制造过程，需要经过多道工序和严格的质量
控制才能获得高质量的陶瓷制品。
陶瓷原位凝固胶态成形基本原理及工艺过程
陶瓷原位凝固胶态成形基本原理及工艺过程陶瓷作为一种重要的结构和功能材料，被广泛应用于化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物等各个领域。
陶瓷材料成型是为了得到内部均匀和高密度的坯体，提高成型技术是制备高性能陶瓷材料的关键步骤。
不同形态的陶瓷粉体应用不同的成型方法。
如何选择适宜的成型方法，主要取决于对陶瓷材料的性能要求和陶瓷粉体的自身性质（如颗粒尺寸、分布、表面积），下面小编简要介绍几种陶瓷材料成型工艺。
陶瓷材料成型工艺主要分为胶态成型工艺、固体无模成型工艺、气相成型工艺等。
认识陶瓷材料成型工艺一、胶态成型工艺1、挤压成型挤压成型是指将陶瓷粉体、粘结剂、润滑剂等与水均匀混合，然后将塑性物料挤压出刚性模具即可得到管状、柱状、板状以及多孔柱状成型体。
挤压成型优点是：工艺过程简单、适合工业化生产。
缺点是：物料强度低、容易变形，并可能产生表面凹坑和起泡、开裂以及内部裂纹等缺陷。
挤压成型广泛应用于传统耐火材料如炉管、护套管以及一些电子材料的成型生产。
2、压延成型压延成型是指将陶瓷粉体、添加剂和水混合均匀，然后将塑性物料经两个相向转到滚柱压延，而成为板状素坯的成型方法。
压延法成型优点是：密度高，适于片状、板状物件的成型。
3、注射成型陶瓷注射成型是借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的，成型之后再把高聚物脱除。
注射成型优点是：可成型形状复杂的部件，并且具有高的尺寸精度和均匀的显微结构。
缺点是：模具设计加工成本和有机物排除过程中的成本比较高。
目前，注射成型新技术主要有水溶液注射成型和气相辅助注射成型。
（1）水溶液注射成型水溶液注射成型采用水溶性的聚合物作为有机载体，很好的解决了脱脂问题。
水溶液注射成型技术优点是：自动化控制水平高，而且成本低。
（2）气体辅助注射成型气体辅助注射成型是把气体引入聚合物熔体中而使成型过程更容易进行。
适合于腐蚀性流体和高温高压下流体的陶瓷管道成型。
4、注浆成型注浆成型工艺是利用石膏模具的吸水性，将制得的陶瓷粉体浆料注入多孔质模具，由模具的气孔把浆料中的液体吸出，而在模具中留下坯体。
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术粉末冶金是一种重要的材料成型技术，它通过将金属或非金属粉末在高温下压制成形，进而得到各种金属零件和陶瓷材料。
粉末冶金不仅可以制造出形状复杂的零件，还能够获得优良的材料性能，因此被广泛应用于汽车、航空、航天等工业领域。
粉末冶金的成型工艺技术主要分为两个步骤：粉末的制备和成型。
首先是粉末的制备。
粉末冶金所需的粉末通常通过机械研磨、化学反应、气相沉积等方法制备而成。
机械研磨是最常用的方法，它通过将金属块或合金块放入球磨机中与磨料球一起进行高速旋转，使金属块逐渐研磨成粉末。
化学反应法利用化学反应生成粉末，例如气相法将金属气体于高温下反应生成粉末。
制备好的粉末应具备一定的粒度、形状和分布以满足成型的需求。
其次是成型工艺技术。
成型是将粉末压制成所需形状的过程。
常用的成型工艺有冷压成型、等静压成型和注浆成型等。
冷压成型是最简单的成型方法，它通过将粉末放置在模具中，然后在模具上施加压力，使粉末紧密结合成形。
但冷压成型得到的零件强度较低，通常需要进行后续的烧结工艺。
等静压成型是常用的粉末冶金成型方法。
它通过在模具中施加等压力，使粉末均匀密实地填充模具，然后通过高温烧结使粉末颗粒结合成致密的金属材料。
等静压成型可以获得高密度、高强度的零件，适用于制造各种金属零件。
注浆成型是粉末冶金的一种新型成型工艺。
它通过在模具中注入粉末与流体混合物，然后通过高压使混合物注入模具的空隙中，最后再进行烧结。
注浆成型可以制造出形状复杂的零件，并且具有较高的密度和强度。
总之，粉末冶金是一种重要的材料成型技术，它通过粉末的制备和成型工艺来制造各种金属零件和陶瓷材料。
不同的成型工艺可以得到不同性能的材料，所以在应用中需要根据具体要求来选择合适的成型工艺。
粉末冶金是一种重要的材料成型技术，其广泛应用于汽车、航空、航天等众多领域。
通过将金属或非金属粉末在高温下压制成形，可获得形状复杂且性能优良的材料。
下面将进一步探讨粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术。
粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
液相的数量和性质：水分是泥团出现可塑性的必 要条件，当水分适量时才能呈现最大可塑性。
第一节 粉体成形原理
可塑性评价指标：σy＊εp 。 屈服值随含水量增加而减少； 最大变形量随含水量增加而增加。
•Forming theory •of powder
•可塑泥团的可塑性与含水量的关系
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉料的堆积（填充）特性 与形状有关：拱桥效应，形状越不规则，空隙率 越高。 与粒径分布有关：粒径分布越宽，空隙率越小， 堆积密度越大。
粉料的流动性 自然安息角越小，反映出流动性越好 球形粉末的流动性好
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉末冶金与陶瓷材料的 成形工艺
2020年4月20日星期一
第七章 粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
本章基本要求 粉体的基本物理性能 粉体成形原理 了解几种常用的成形工艺
第七章 目录
❖ 第一节 粉体成形原理 ❖ 第二节 粉体制备技术 ❖ 第三节 粉末冶金的成形工艺 ❖ 第四节 陶瓷材料的成形工艺 ❖ 第五节 烧结 ❖ 第六节 陶瓷与粉末快速成形工艺 ❖
粉碎法：机械粉碎、气流粉碎 不易制备1微米以下的微细颗粒 设备定型化，产量大，容易操作，被广泛地应用 于粉末生产中，属于物理法 机械合金化（高速高能球磨）
第一节 粉体成形原理
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
与材料液态铸造成形与固态塑性成形方法不同，粉 末冶金与陶瓷的成形方法是利用粉末特有的性能，通 过坯体成形、烧结等系列工艺组成的。
生产工艺过程:
粉末冶金与陶瓷所用原材料都是“粉体”
第六章粉末冶金及陶瓷成型技术
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
➢ 熔铸法 熔、炼、铸 铸件 机加工零件 铸坯塑性成形热处理 机加工零件
➢ 粉末冶金法 制粉(powder making)压型 (pressing)烧结(sintering)
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
1.概述
➢金属材料 冶炼→铸造
仍然连通，形如隧道。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结 烧结过程
烧结后期： 传质继续进行，粒子长大，气孔变成孤立闭气孔，密
度达到95%以上，制品强度提高。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结 烧结过程
❖按照烧结过程有无明显的液相出现进行分类，可 分为固相烧结和液相烧结两类。
固相烧结：指烧结温度下基本上无液相出现的烧结， 如高纯氧化物之间的烧结过程。
❖采用热等静压法获 得的制品，性能优 良、均匀、强度高， 但成本较高。
谢谢大家！
6.2 粉体的成形方法及设备
浇注成形
❖浇注成形是陶瓷坯体成形中的一个基本成 形工艺，在粉末冶金中有时也用来成形一 些形状比较复杂的零件。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结
烧结的基本原理
烧结过程
❖ 烧结是将成形的坯体在低于其主要成分熔点的温 度下加热，粉体相互结合并发生收缩与致密化， 形成具有一定强度和性能的固体材料的过程。
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为液 体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属液 滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一般 用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属和／或应用， 则采用空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对 于其他金属，用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在 某些场合．采用水蒸气。
CIM陶瓷粉末注射成型技术ppt课件
脱脂工艺
• 脱脂是通过加热及其它物理方法将成型体内的有机 物排除并产生少量烧结的过程。与配料、成型、烧 结及陶瓷部件的后加工过程相比，脱脂是注射成型 中最困难和最重要的因素。脱脂过程不正确的工艺 方式和参数使产品收缩不一致，导致变形、开裂、 应力和夹杂。脱脂对其后烧结也很重要，在脱脂过 程中产生的裂纹和变形不能通过烧结来弥补。粘结 剂和脱脂是联系在一起的，粘结剂决定脱脂方式。 目前的脱脂工艺除了传统的热脱脂、溶剂脱脂外， 还有最近几年发展起来的催化脱脂以及水基萃取脱 脂.
陶瓷粉末注射成型技术应用
随着CIM技术的快速发展，其已在一些方面得到了应用 • 瑞士三分之一的手表表壳采用CIM技术生产，材料是称永不磨损的
陶瓷材料氧化锆 • 日本已将内孔直径为0.015mm的氧化锆光纤接头实现产业化，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
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。
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。
• 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。
陶瓷成型工艺
陶瓷成型工艺O1注浆成型法注浆成型是一种非常简便且灵活性很强的成型技术，它的基本原理是用水等制作成带有流动性的泥浆，将泥浆注入多孔质石膏模型内，因为模具多孔性所具有的的毛细管吸力，模具内壁从浆料中吸取水分从而沿模壁形成固化的坯体，待坯体形成一定的强度即可脱模。
工艺流程：粉末一浆料一注浆一脱模一干燥一型坯分类：空心注浆、实心注浆、压力注浆、真空辅助注浆、离心注浆。
工艺特点：（工）采用廉价的石膏模具，设备简单、成本低，适合于复杂形状的陶瓷零部件及大尺寸陶瓷制品的制造；（2）成型工艺控制方便、产品致密度高。
应用：适用于各种陶瓷产品，凡是形状复杂、不规则的、薄的、体积较大且尺寸要求不严的器物都可用注浆法成型。
一般日用陶瓷中的花瓶、汤碗、椭圆形盘、茶壶、手柄等。
02流延成型流延成型又称为刮刀成型。
它的基本原理是将具有合适黏度和良好分散性的陶瓷浆料从流延机浆料槽刀口处流至基带上，通过基带与刮刀的相对运动使浆料铺展，在表面张力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜，坯膜的厚度主要由刮刀与基带之间间隙来调控。
坯膜随基带进入烘干室，溶剂蒸发有机黏结剂在陶瓷颗粒间形成网络结构，形成具有一定强度和柔韧性的坯片，干燥的坯片与基带剥离后卷轴待用。
然后可按所需形状切割，冲片或打孔,最后经过烧结得到成品。
工艺流程：包括浆料制备、流延成型、干燥、脱脂、烧结等工序,其中最关键的是浆料的制备和流延工艺的控制。
工艺特点：（1）设备不太复杂，工艺稳定，可连续生产，效率高，自动化程度高，坯膜性能均一且易于控制，适于制造各种超薄形陶瓷器件，氧化铝陶瓷基片等；（2）坯体密度小，收缩性高。
应用：厚膜和薄膜电路用AI2O3基片、压电陶瓷膜片、结构陶瓷薄片、电容器、热敏电阻、铁氧体和压电陶瓷坯体，混合集成电路基片等。
03干压成型干压成型采用压力将陶瓷粉料压制成一定形状的坯体。
其实质是在外力作用下，粉体颗粒在模具内相互靠近，并借内摩擦力牢固地结合起来，保持一定的形状。
陶瓷粉末成型技术的工艺与控制
陶瓷粉末成型技术的工艺与操纵2022-11-51:29:52人们总是盼瞧陶瓷制品，尤其是特种陶瓷是均质的，能满足良好的机、电、热、化学或某种特殊性能要求，并能实现生产自动化、质量可控、性能一致性好的规模化生产。
为此，首先要实现陶瓷坯体在粉末成型过程中是均质的或接近均质的。
采纳干粉压制、等静压成型是近世纪才开发起来的新型粉末成型工艺。
为了最大限度实现陶瓷坯体均质化，不仅需要有先进的粉末成型设备，而且还有陶瓷粉体制备的质量，即每个单一粉末颗粒是均质的，而且是可控的。
1.实现坯体均质化途径不管是干粉压制或等静压成型，由于粉末颗粒之间、粉体与模具壁之间，都存在内外摩擦而导致坯体密度分布不均匀，尤其是干粉压制，在压制方向上，压力随高度变化而呈指数衰减，形成一个密度梯度，确实特不难抵达坯体密度上下一致。
其次，粉体本身颗粒为满足压制成型所需的粉末成型特性，需要添加一定量的添加剂，它们在每个单一颗粒中是否均匀，也是碍事坯体均质的重要因素。
1.1压制方式碍事压坯密度的因素特不复杂，除粉体本身特性外，要紧有坯体外形和大小、压制件的侧正面积比、压制压力、模具粗糙度、润滑条件以及压制方式和粉末在模具中运动的摩擦系数等都起重要作用。
实践证实等静压成型优于干粉压制，湿等静压优于干袋式等静压。
现在国际流行的全自动干粉压机结构上采纳强制双向拉下压制的曲曲折折曲曲折折折折柄连杆机构，图1给出典型压制过程中上下模头和凹模的运动轨迹，当上模头和凹模同时向下时实现反压，能最大限度地使坯体各部密度均匀。
图1典型压制过程中上下模头和凹模的运动轨迹许多制品并非简单的等厚坯件，厚薄不一致，甚至有多个台阶，图2给出异形制品成型时模具各部件在压机中的运动轨迹。
抵达各部位厚度不一样按成型要求密度分层加料，以求成型后坯体各部位根基一致。
关于压制成型技术，应视工件外形选择加料方式、上下模头压制次数、压制线的位置以及是否采纳保卫脱模，即使是1mm厚的制品，也应采纳双面压制，也存在压制线位置，即上下压力的调整，且有利于烧成时坯体平坦。
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
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
Preparation technologies of powder
金属粉末的合成方法 还原法 雾化法 电解法
化合物粉末的合成方 法
固相法
– 化合反应法 – 热分解反应法 – 氧化物还原法
液相法
– 生成沉淀法 – 水热法 – 溶胶凝胶法 – 溶剂蒸发法 – 熔液法
气相法
– 蒸发-凝聚法 – 气相化学反应法
利用液体介质的不可压缩性和均匀传递压力性 先将配好坯料装入用塑料或橡胶做成的弹性模具内，置
于高压容器内，密封后，打入高压液体介质，压力传递 至弹性模具对坯料加压。释放压力取出模具，得到坯件。 形状复杂、大件、细而长制品 成型质量高、密度高而均匀 模具寿命长、成本低
Forming techniques
粉碎法：机械粉碎、气流粉碎 不易制备1微米以下的微细颗粒 设备定型化，产量大，容易操作，被广泛地应用 于粉末生产中，属于物理法 机械合金化（高速高能球磨）
合成法：通过离子、原子、分子反应，成核、生长、 收集、后处理获得微细颗粒 ✓纯度高 ✓粒度可控 ✓均匀性好 ✓颗粒微细
第二节 粉体制备技术
强化注浆方法：（提高吸浆速度和坯体强度） 真空注浆 离心注浆 压力注浆
❖ （2）热压铸成形
利用石蜡的热流行特点，与坯料配合，是用金属模具在 压力下成形，冷凝后坯体能够保持其形状。 蜡浆料的制备：浆坯料加入到以石蜡为主的粘结剂 中 热压铸 高温排蜡
Forming techniques
第三节 粉末冶金成形工艺
Powder metallurgy
❖ 粉浆浇注成形
将粉末预先制成悬浮状或浆糊状物质,然后注入石膏 模中的成形方法,叫粉浆浇注.
粉浆的制备 模具材料:石膏(200度失去结晶水) 浇注方法: 手工浇注(倾倒浇注)、压缩空气浇注
陶瓷粉末成形技术
陶瓷注射成形技术***200*******摘要：本文重点介绍了陶瓷注射成形技术的基本工艺过程及最近发展概况;并论了陶瓷注射成形技术的发展趋势。
关键词：陶瓷注射成形脱脂●引言陶瓷注射成形技术（ceramics injection molding, CIM）类似于二十世纪七十年代发展起来的金属注射成形（MIM）技术，它们均是粉末注射成形（PIM）技术的主要分支，都是在聚合物注射成形技术比较成熟的基础上发展而来的，是当今国际上发展最快、应用最广泛的陶瓷零部件精密制造技术。
其突出的优点包括：1、成形过程借些化合自动化程度高；2、可近净成形各种复杂形状的陶瓷零部件，是烧结后的陶瓷产品无需进行加工或少加工，从而降低了昂贵的陶瓷加工成本；3、成形出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度。
因此，陶瓷注射成形成为现有陶瓷成形技术中高精度和高效率的成形方法之一。
注射成形是将陶瓷粉和有机粘结剂混合后，加热混练并制成粒状粉料，经注射成形机，在130-300摄氏度下注射到金属模腔内，冷却后粘结剂固化成形，脱模取出。
陶瓷粉末注射成形是指选择符合要求的陶瓷粉末和适当的粘接剂体系, 按照一定的配比在一定温度下采用适当的方法混练成均匀的注射成形喂料, 喂料经过制粒后在注射机上注射进人特殊加工的模具来成形所需形状的注射坯, 将制得生坯以一定的脱脂方式脱去粘接剂后经烧结致密化成最终制品。
注射成形可以分为两大类方法、低压注射成形(LPIM)，此类注射成形技术所用粘接剂主要为石蜡基混合物水基粘接剂系统；2、高压注射成形技术(HPIM)，所用粘接剂主要是热塑性聚合物。
最近出现一种新型的微粉末注射成形技术(UPIM)，此技术是在过去10年中大量毫米级的复杂零件急剧增加的情况下出现的，据文献[1]利用该技术可以成形100微米大小的微零件。
●工艺流程陶瓷注射过程，首先是喂料设备，即将可烧结的陶瓷粉料与合适的有机载体按一定配比在一定温度下均匀混合，然后干燥、造粒；而后进行注射成形，即喂料在料筒内加热到熔融态，在一定温度和压力下高速注入模具内，达到完好的充模和脱模；随后进行脱脂，即通过加热或其他物理、化学方法将其性体内的有机物排除；脱脂后的胚体即可在高温下致密化烧结，烧结所得到的胚体可以进行后续加工。
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
粉体陶瓷成形技术
2.粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 液体金属雾化法
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为 液体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属 液滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一 般用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属，则采用 空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对于其他金属， 用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在某些场合．采 用水蒸气。
2.粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
通过一定的方法，将粉体原料制成具有一 定形状、尺寸、密度和强度坯体的过程称 为成形 （1）压制成形 （2）塑性成形 （3）浇注成形
2.粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
压制成形——是粉 末陶瓷成形的常用 方法之一。将松散 的粉状原料放入模 具中，并施加一定 的压力后便获得块 状坯体。
粉末陶瓷成型技术
梁珠宝 201242056
粉末陶瓷成型技术 1 粉末陶瓷成型的基本原理 2 粉体的成形方法及设备
3 粉末陶瓷成形新技术
粉末陶瓷成型技术
1 粉末陶瓷成型的基本原理
概述
粉末陶瓷材料以粉体（粉末）为原材料， 经过成形和烧结工艺制备而成。
1.粉末陶瓷成型的基本原理
陶瓷材料的成形过程与粉末冶金相似，所不同的是两者采 用不同的原材料。 一般情况下，陶瓷材料的组织结构包括晶相、玻璃相和气 相三个部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要组成相。
2.粉体的成形方法及设备
2.6后处理
粉末陶瓷制品在烧结中通常产生收缩、变形 以及一些表面缺陷，烧结后的表面粗糙度差， 一般情况下，不能作为最终产品直接使用。 浸渍：用油、石蜡、树脂填充烧结制品的空 隙。 精整：烧结后再模具中再压一次以获得所需 的尺寸精度和表面粗糙度。 精压：获得特定的表面形状和适当改善密度 的工艺。 复压：提高制品密度、提高强度的工艺。
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仍然连通，形如隧道。
2.粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结过程
烧结后期：
传质继续进行，粒子长大，气孔变成孤立闭气孔，密 度达到95%以上，制品强度提高。
2.粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结过程
按照烧结过程有无明显的液相出现进行分类，可 分为固相烧结和液相烧结两类。 固相烧结：指烧结温度下基本上无液相出现的烧结， 如高纯氧化物之间的烧结过程。 液相烧结：指有液相参与下的烧结，如多组分物系 烧结温度下常有液相出现。
2.粉体的成形方法及设备
2.1.粉体的基本性能
粒度： 颗粒大小：通常用直径表示。不规则颗粒用等效半径。 粒度分布：不同大小颗粒占的百分比。 颗粒形状：颗粒形状表示粉体颗粒的几何形状，常 用的颗粒形状有球形、片形、针形、柱形等。
2.粉体的成形方法及设备
流动性 流动性指粉体的流动能力，粉体的流动性主要取决 于颗粒之间的摩擦系数。 填充特性 填充特性是粉体成形的基础。由于粉体的形状不 规则、表面粗糙，使堆积起来的粉体颗粒间存在大量空隙。
二、等静压成形
1. 冷等静压
冷等静压成形是在模压基础上发展起来的，它是利用液体（如 油、水或甘油）作为传递介质获得均匀静压力施加到材料上的 一种方法。 等静压成形具有以下特点：坯体密度高、均匀、缺陷少、模具 制作方便、成本低，可生产形状复杂、大件以及细长的制品。
2. 热等静压 热等静压中用金属箔代替 冷等静压中的橡皮模具，用 气体代替液体，使金属箔内 的粉料均匀受压。 采用热等静压法获得的制 品，性能优良、均匀、强度 高，但成本较高。
3.粉末冶金及陶瓷成形新技术 3.1. 快速成型技术
3.2. 等静压成型
一、快速成型技术
1. 选择性激光烧结
选择性激光烧结：将陶瓷粉末在激光照射下直接烧结，实现 成形与烧结一体化，适合于粉体的快速成形。
2. 三维打印法
三维打印法（three dimensional printing， 3DP）采用喷墨打印 原理，将熔融的粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 液体金属雾化法
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为 液体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属 液滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一 般用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属，则采用 空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对于其他金属， 用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在某些场合．采 用水蒸气。
烧结是一个自发的不可逆过程，系统表面能降 低是推动烧结进行的基本动力。
2.粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结过程
烧结初期：
坯体中颗粒重排，接触处产生键合，空隙变形、缩小（即
大气孔消失），固-气总表面积没有变化。
粉体的成形方法及设备 2.5烧结
烧结过程
烧结中期： 传质开始，粒界增大，空隙进一步变形、缩小，但
粉末陶瓷成型技术
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粉末陶瓷成型技术 1 粉末陶瓷成型的基本原理 2 粉体的成形方法及设备
3 粉末陶瓷成形新技术
粉末陶瓷成型技术
1 粉末陶瓷成型的基本原理
概述
粉末陶瓷材料以粉体（粉末）为原材料， 经过成形和烧结工艺制备而成。
1.粉末陶瓷成型的基本原理
陶瓷材料的成形过程与粉末冶金相似，所不同的是两者采 用不同的原材料。 一般情况下，陶瓷材料的组织结构包括晶相、玻璃相和气 相三个部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要组成相。
塑性成形
塑性成形利用各种外力，对具有可塑性的坯料进行成形 加工，迫使坯料在外力作用下产生塑性变形，并保持其 形状，从而制成坯体。
2 粉体的成形方法及设备
浇注成形
浇注成形是陶瓷坯体成形中的一个基本成 形工艺，粉末冶金中也常用浇注成形。
2.粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结的基本原理
烧结过程 烧结是将成形的坯体在低于其主要成分熔点的温 度下加热，粉体相互结合并发生收缩与致密化， 形成具有一定强度和性能的固体材料的过程。
2.粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 液体金属雾化法
雾化 法是 一种 典型的 物 理 制粉方法，是通过高压雾化介 质，如气体或水强烈冲击液流， 或通过离心力使之破碎、冷却 凝固来实现的。
雾化
聚 并
凝固
2.粉体的成形方法及设备
2.3 粉体的预处理
（1）分级 分级是指将粉体按粒度分成若干等 级的过程，通过分级可以在配料时控制粉体 的粒度及粒度分布，以满足成形及烧结工艺 的要求，通常采用标准筛网进行筛分。 （2）去杂质 去杂质的目的是降低粉体中的杂 质含量，常用的有退火处理、酸洗处理等。 （3）混合 将两种以上不同成分的粉体均匀混 合的过程称为混合，球磨是常用的混合方法。 （4）造粒 造粒是在细的粉体中加入一定的塑 化剂制成粒度较粗，具有一定假粒度级配、 流动性好的粒子。
2.粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
通过一定的方法，将粉体原料制成具有一 定形状、尺寸、密度和强度坯体的过程称 为成形 （1）压制成形 （2）塑性成形 （3）浇注成形
2.粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
压制成形——是粉 末陶瓷成形的常用 方法之一。将松散 的粉状原料放入模 具中，并施加一定 的压力后便获得块 状坯体。
2.粉体的成形方法及设备
2.6后处理
粉末陶瓷制品在烧结中通常产生收缩、变形 以及一些表面缺陷，烧结后的表面粗糙度差， 一般情况下，不能作为最终产品直接使用。 浸渍：用油、石蜡、树脂填充烧结制品的空 隙。 精整：烧结后再模具中再压一次以获得所需 的尺寸精度和表面粗糙度。 精压：获得特定的表面形状和适当改善密度 的工艺。 复压：提高制品密度、提高强度的工艺。
2.粉体的成形方法及设备
粉体的压制过程如下：
（1）受到压力后，颗 粒之间发生相对移动， “拱桥”被破坏，密 度随压力的增加而迅 速增加。 （2）当密度达到一定 程度后，密度不随压 力的增大而明显增加。 （3）继续增大成形压 力，使颗粒之间的结 合进一步增强，坯体 的密度增大。
2.粉体的成形方法及设备
2.粉体的成形方法及设备
2.2.粉体的制备
2.粉体的成形方法及设备
2.2.粉体的制备
球磨法
球磨法 制备粉 体的生 产量大、 成本较 低，在 工程中 应用较 为普遍。
2.粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 气流研磨法
通过气体传输粉 料的一种研磨方法。 研磨腔内是粉末与气 体的两相混合物。 由于不使用研磨球及 研磨介质，所以气流 研磨粉的化学纯度一 般比机械研磨法的要 高。