清华大学-谢志鹏-陶瓷注射成型研究进展
结构陶瓷的新型凝胶注模成型技术研究与进展
为 目前国内外应用最多的是丙烯酰胺体系具有一定
的毒性 ，不利 于人体 健康 和环 境保护 。尽 管后来 Ｍ．
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１ 多糖 类 高分 子 凝胶 注模 成 型
许多从动植物 中提取的多糖类高分子都具有良
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图 ４ 干 燥 收 缩 和 素 坯 密度 与 浆 料 固相 含 量 关 系
收稿 １ ： １— １１ ３ ２ １０— ９ 期 ０
通讯联系人： 谢志鹏 ， — ａ ： ｚ ＠ｍ ｉｔｎ ｈ ａ ｄ ． Ｅ ｍ ｉ ｘｐ ａ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉ ｕ ． ｕ ｎ ｌ ｌ ｇ ｅ ｃ ｓ
脂糖 、 明胶 、 果胶 、 卡拉胶 （ 角叉藻胶 ） 等具有热溶胶
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图 ２ 琼 脂 糖 凝 胶 成 型 陶 瓷涡 轮 转 子
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图 ３ 涡 轮 转 子 坯 体 的 密 度 分 布
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陶瓷部件的精密注射成型技术与产业化应用
陶瓷部件的精密注射成型技术与产业化应用谢志鹏;宋明;刘伟【摘要】就陶瓷注射成型工艺和近年来常用到的脱脂技术及其发展趋势进行了概述。
此外，全面综述了陶瓷注射成型在光通讯、生物医疗、电子汽车、现代工业、文化生活等各领域里的应用。
最后，对陶瓷注射成型的未来发展趋势进行了分析与展望。
%This paper has reviewed the development tendency of ceramic injection molding technology and its widely-used debinding techniques. In addition, a comprehensive review has been given of the application of ceramic injection molding in the fields of optical communication, bio medicine, automotive electronics, modern industry, and cultural life. Finally, the prospects for the future development of ceramic injection molding are predicted.【期刊名称】《中国陶瓷工业》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】陶瓷部件;注射成型;脱脂技术;产业化应用【作者】谢志鹏;宋明;刘伟【作者单位】清华大学材料学院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084;景德镇陶瓷学院研究生院，江西景德镇333403;清华大学材料学院，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ174.6+2陶瓷注射成型(Ceramic Injection Molding，简称CIM) 是将聚合物注射成型方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备陶瓷零部件的新工艺。
陶瓷注射成型脱脂过程研究
陶瓷注射成型脱脂过程研究谢志鹏 杨金龙 黄勇 余心刚(清华大学材料科学与工程系 北京 100084)摘 要:脱脂是陶瓷注射成型工艺中非常重要的一步,本文采用差热分析和热失重分析方法研究了注射成型用有机物分别在空气和氮气气氛中的热分解行为,讨论了脱脂机理。
研究了大尺寸形状复杂的涡轮转子坯体的脱脂过程。
通过合理的升温制度和气氛压力控制,成功地获得了脱脂后无缺陷的涡轮转子。
关键词:陶瓷注射成型,脱脂,涡轮转子1.引 言陶瓷注射成型因具有成型复杂形状制品、尺寸精度高、机加工量少易实现生产自动化等特点。
从而成为精密陶瓷近净尺寸成型的一种新的成型技术[1,2]。
对于陶瓷注射成型,需要加入大量热塑性树脂、石腊等有机载体,一般体积分数为30%～50%,因而烧结前必须通过加热等方式将坯体内有机物排除,即进行脱脂。
脱脂不仅是注射成型工艺过程中耗时最长的一步,而且在脱脂过程中坯体最容易产生开裂、起泡、分层、变形等各种缺陷,不仅会降低整个工艺的成品率,还会进一步影响到坯体的完好烧结。
因此,脱脂过程为整个注射成型工艺的关键一环,得到了愈来愈多的研究[3,4,5]。
脱脂工艺是一个复杂的过程。
加热脱脂不仅涉及到坯体内有机添加剂一系列的物理化学变化,如有机物的氧化、扩散、热降解等。
还包括有机物从坯体内排出后扩散到周围的过程。
因此,脱脂过程中使用的气氛种类,压力大小及升温制度都会影响脱脂进行。
此外成型坯体所含的有机载体不同,坯体尺寸大小及周围埋粉性质也将对脱脂过程产生影响。
本文将研究脱脂过程中有机物热分解的一般行为,在此基础上以异型大尺寸陶瓷涡轮转子坯体的实际脱脂过程进行分析和讨论。
2.实验方法2.1材料与试样制备陶瓷粉料选用上海材料研究所的Si3N4粉。
所用有机载体主要为:乙烯一醋酸乙烯脂共聚体(EVA),无规聚丙烯(APP),石蜡(PW),邻苯二甲酸二丁酯(DBP),硬脂酸(ST)。
将Si3N4粉料与有机载体在双辊筒炼塑机上于110℃下充分混炼,得到分散均匀的混料。
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. 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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.。
清华大学-谢志鹏-陶瓷注射成型中水萃取脱脂粘结剂体系的相容性研究
两个体系应该处于热力学部分相容区域或者工艺相容
性区域。具体需要热力学计算及共混工艺试验的验证。
２．２ 热力学计算法
表 １ 注射成型常用有机粘结剂的溶解度参数 Tab.1 Solubility parameters of some conventional binders for injection molding
（１．北京科技大学，北京 １０００８３；２．清华大学，北京 １０００８４）
摘要 提出了陶瓷注射成型水萃取脱脂粘结剂组分相容性的三大判断方法：溶解度参数法、热力学计算法、扫描电子显微镜法，以评 判水基注射料的相容性，为陶瓷注射成型水萃取脱脂粘结剂的相容性提供了理论依据以及评判标准。并以聚乙二醇(PEG)/ 聚乙 烯醇缩丁醛（PVB）以及聚乙二醇(PEG)/ 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两个水基粘结剂体系为例进行说明，讨论了陶瓷注射成型粘结 剂的相容性对注射料流动性及水萃取脱脂速率的影响。 关键词 注射成型；水萃取脱脂；相容性 中图分类号：ＴＱ １７４．６＋２２ 文献标识码：Ａ
Fig.2 Liquidity of the feedstock with the systems of PEG/PVB
and PEG/PMMA
０．９
０．８
０．７
０．６
０．５
０．４ ＰＶ Ｂ ／ＰＥＧ Ｓ
０．３
ＰＭ Ｍ Ａ ／ＰＥＧ Ｓ
０．２
０．１
０．０ ０１
２３４５６ 脱脂时间（ｈ）
７８
图 ３ Ｐ Ｅ Ｇ ／Ｐ Ｖ Ｂ 、Ｐ Ｅ Ｇ ／Ｐ Ｍ Ｍ Ａ 两种体系的 Ｐ Ｅ Ｇ 脱除率与
聚合物的相容性有三种定义：热力学相容性、部 分相容性和工艺相容性。热力学相容性是指高分子在 分子尺度的相容，即组分具有在任何比例都能形成稳 定均相体系的能力。热力学理论要求热力学相容性的
Al_2O_3陶瓷注射成型工艺实验研究
Al2O3陶瓷注射成型工艺实验研究朱玉苗高万夫（中国石油大学 北京 102249）摘要：采用注射成型的方法制备出了Al2O3陶瓷，根据实验结果分析了陶瓷粉末装载量、混炼温度高低、加料的先后顺序等因素对氧化铝陶瓷喂料性能的影响。
并使用热重分析仪分析了粘结剂物料体系的热特性，用扫描电镜分析了成型后的各种胚料的显微结构。
关键词：氧化铝；注射成型；喂料中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2013）0120116－01陶瓷注射成型（Ceramic Injection Molding,简称CIM）桥梁作用，保证物料混合均匀，防止发生分离现象。
表1给出了是一种制备陶瓷零部件的新型工艺，是在聚合物注射成型工艺试验中Al2O3陶瓷注射成型用喂料的组分。
的基础上并与陶瓷制备工艺相结合发展而来的，尤其适于制作表1 注射成型用喂料的组成尺寸精度高、批量大、形状复杂的陶瓷制品[1-2]。
陶瓷制品由于其较高的硬度和固有的脆性，这使得其机械加工具有很高的成本，在传统的生产工艺中约占整个陶瓷成品成本的30%～50%。
而用CIM技术制造的陶瓷产品极大地降低了加工成本，因此陶瓷注射成型技术被认为是当前最热门的精密陶瓷零部件成型技术之一，有广泛的应用前景。
陶瓷注射成型的喂料按照表1中所示的配方制备，然后在陶瓷注射成型主要包括四个方面，配料及混炼、注射成温度为160℃、压力为80Mpa的条件下采用注射成型机注射样型、脱脂和烧结[6]。
本文采用注射成型的方法制备Al2O3陶品。
采用热脱脂工艺进行脱脂，然后对脱脂后的胚料坯进行烧瓷，重点研究了在含有石蜡-聚烯烃粘结剂体系的情况下氧化铝结。
观察烧结后的样品外观可以发现，1#试样表面有细微的开陶瓷注射成型喂料的配方及对制备工艺的影响，期望制备出混裂现象，2#试样表面比较光滑平整，3#试样表面有少量气泡产料均匀，缺陷少的Al2O3陶瓷试样。
生。
1 实验1.1 实验材料注射成型用氧化铝粉为高纯超细氧化铝粉，其平均粒径为0.56μm，αAl2O3,纯度为99.99%。
高技术陶瓷产品的精密注射成型制备技术的应用与发展
文章编号：1006-2874（2010）05-0047-05高技术陶瓷产品的精密注射成型制备技术的应用与发展谢志鹏刘伟（清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京：１０００８４）摘要讨论了陶瓷粉末注射成型制备精密陶瓷部件这一新技术及其国内外发展状况。
先进陶瓷精密注射成型的科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术，它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起。
该技术突出的优点有：①可净近成型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，从而减少昂贵的陶瓷成本；②成型制品具有极高的尺寸精度和表面光洁度；③可实现微成型（ＭｉｃｒｏＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ），制备μｍ－ｍｍ范围内的微型陶瓷零件；④成型过程机械化和自动化程度高，重复性好，便于规模化低成本生产。
该技术已用于陶瓷发动机、通讯产业中光纤连接器插芯（Ｆｅｒｒｕｌｅ）、计算机工业中光盘盒磁盘驱动用陶瓷轴承和生物医学用陶瓷制品等精密陶瓷件的制造。
随着微注射成型新技术的发展，微型陶瓷部件将应用于环境要求苛刻、结构复杂的ＭＥＭＳ系统。
关键词陶瓷粉末，注射成型，精密陶瓷部件中图分类号：ＴＱ１７５．７５文献标识码：Ａ１前言先进陶瓷（又称精细陶瓷、高技术陶瓷）因其具有优异的性能，如耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度和电、磁、光等功能，而在计算机、通讯、生物、航天、新能源和精密机械等领域获得越来越广泛的应用。
然而，传统的成型制造技术（如：模压成型和注浆成型）无论是在陶瓷部件的成型质量，还是在成型精度等方面，都满足不了要求。
特别是对于近几年发展起来的，在电子、通讯、生命科学与微机电系统中的微细陶瓷零部件，陶瓷的传统成型制造技术已无法制备。
陶瓷粉末精密注射成型技术是近10年来国际上快速发展起来的新型制造技术[1-2]。
其科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术，它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起。
笔尖上的材料——圆珠笔的发明、创新与中国化
笔尖上的材料——圆珠笔的发明、创新与中国化作者：李明洋来源：《新材料产业》 2017年第2期■ 文/ 李明洋中国科学院自然科学史研究所最近，一则关于圆珠笔的新闻登上了头条。
根据国内外媒体的报道，中国终于成功研制出了自己的圆珠笔头，在从“中国制造”向“中国创造”的路途上又前进了一小步。
小小的圆珠笔头居然如此受关注，更是让李克强总理提出了“圆珠笔之问”，这让我们不得不重新审视圆珠笔尖上的点点滴滴。
麻雀虽小，五脏俱全。
笔尖虽小，却也是人类不断探索创新的缩影。
虽然圆珠笔的广泛使用是在二战结束之后，但其设计思路在那之前的半个世纪就已经出现了。
1888年10月30日，来自美国马萨诸塞州韦茅斯（W e y m o u t h , M a s s a c h u s e t t s）的约翰·劳德（John Jacob Loud,1844-1916）获得了一项专利（见图1）。
劳德在专利中提出了一种新的书写工具，通过弹簧按压连杆及球珠实现墨水的流动，从而达到书写的目的。
其优点是可以在不平整的表面（木材、粗制的包装纸等）做记号，且由于安装了改进的墨囊而无需经常灌注墨水。
劳德并没有给这一新的书写工具命名，只是将其称为“笔”，不过毫无疑问这就是后来利用球珠进行书写的各种笔的鼻祖。
当然，从理念到实现的距离是很遥远的。
劳德在专利中并没有考虑“圆珠笔”各个部件的尺寸、材料、加工工艺，更没有意识到墨水对于流畅书写的重要性，甚至也没有尝试去制作这样一支笔。
于是这个想法就一直存在于专利之中，等待着能将其实现的发明家。
圆珠笔诞生：从专利到产品进入20世纪，自来水笔越来越普及，然而其缺陷也始终困扰着人们，特别是墨水渗漏的问题，尤其令人头疼。
世界各地的发明家们开始各自独立地研制新的书写工具，于是诞生了一系列相关的专利：1901年10月，德国人Anton J.Sheaffer注册专利；1911年10月，Michael Braun注册专利。
Si3N4陶瓷注射成形研究进展
Si3N4陶瓷注射成形研究进展作者：赵威饶平根来源：《佛山陶瓷》 2012年第9期赵威，饶平根(华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640)摘要：氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、导热性好、摩擦系数小、热膨胀系数小、抗热震性好等优点，是耐高温、耐磨的理想结构材料之一。
由于氮化硅硬度大，难以用传统的加工方法进行加工，限制了其在一些领域的广泛应用。
陶瓷注射成形的出现为氮化硅陶瓷再添生机，氮化硅注射成形不仅可净尺寸成形各种形状复杂的异形件，而且成形产品具有较高的表面光洁度和尺寸精度。
本文较详细介绍了陶瓷注射成形的工艺过程及S13N4陶瓷注射成的研究进展，最后对S13N4陶瓷注射成形技术进行了展望。
关键词：氮化硅；注射成形；脱脂工艺1 S13N4陶瓷概述随着现代科学技术的高速发展，一些零部件的使用环境越来越苛刻（如高温、强腐蚀），对材料的使用要求也越来越高。
传统的金属材料由于自身的缺点在此条件下完全丧失其使用功能，而Si3N4陶瓷材料克服了传统金属材料的不足而被研究者广泛关注，它在高温下强度良好（12000C高温强度与室温强度变化不大），导热系数大，其抗热震性良好，因此作为一种理想的高温结构材料得到了迅速的发展[1_2]，在航天航空领域，Si3N4陶瓷用作火箭喷嘴、喉衬以及其他高温耐热结构件；在窑炉窑具领域，Si3N4陶瓷用作燃烧室喷火嘴、棚板、保护管等；在发动机领域，Si3N4陶瓷用作涡轮转子与叶片[4]，如图l所示。
Si3N4陶瓷具有高强度、高韧性、结构稳定性好、抗氧化性好、抗热震性好、抗腐蚀性好等优异性能，曾被誉为“像钢一样2 陶瓷注射成形简介陶瓷注射成形是指将有机聚合物的注射成形方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备陶瓷零部件的新工艺。
20世纪80年代，随着陶瓷发动机研发和各种高温陶瓷零部件制备的需要，美国、日本、瑞典、德国等40余国家的科研机构制定了“陶瓷注射成形”的研究计划，对陶瓷注射成形过程进行了全面的研究，并发表了一系列研究论文。
先进陶瓷注射成型研究综述
先进陶瓷注射成型研究综述
国运之
【期刊名称】《中国粉体工业》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】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。
【总页数】4页(P7-9)
【作者】国运之
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ1
【相关文献】
1.先进陶瓷注射成型的脱脂工艺进展
2.橡胶注射成型机先进先出式注射装置设计研究
3.先进陶瓷的精密注射成型
4.先进陶瓷快速无模成型技术的研究与进展
5.先进陶瓷材料快速成型技术研究进展
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