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                      氧化锆陶瓷的注射成形技术

                      所属分类:技术文章 点击次数:656 添加时间:2019-04-30
                      氧化锆陶瓷亦称精密陶瓷、特种陶瓷、或高技术陶瓷欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。它是采用高度精选的原料,按照特殊的制造工艺生产,能精确控制化学组成和具有优异性能的陶瓷。目前,氧化锆陶瓷主要使用在高技术和尖端工业,如微电子、核反应堆、航天、磁流体发电、人工骨和人工关节等方面。


                      氧化锆陶瓷在制造工艺上欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,应当满足以下三方面的要求:


                      ①精选的原料要选用高纯度的,颗粒应尽可能的细欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网;


                      ②严格控制化学成分。制造过程中要防止杂质混入和成分本身的挥发欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,对烧结件的颗粒度、界面欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、气孔等要严格控制欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,以达到质量稳定和具有再现性欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网;


                      ③精确的形状和尺寸欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。氧化锆陶瓷制件一般不经加工,直接使用,特别是陶瓷电子器件要求较高的精度。

                      氧化锆陶瓷和普通陶瓷在成分和制造工艺上都有很大的差别。普通陶瓷经过原料配制欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、坯料成形和窑炉烧成三道工序制成;而氧化锆陶瓷大多采用粉末烧结法制造。在成形技术方面,由于陶瓷的硬度极高,难于切割加工欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,特别对于形状复杂的非对型制品,如汽车发动机中的增压器转子,骨骼、牙齿等生物陶瓷制品,在成形烧结以后即为成品,无需再加工。为了满足这一要求,人们模仿高分子材料工业的注射成形技术生产塑料零件的方法欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,加工氧化锆陶瓷制品欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,取得了满意的效果。
                      陶瓷注射成形技术,是在陶瓷粉料中加入热塑性树脂、热固性树脂欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,增塑剂和减摩剂,使陶瓷粉料成为粘性弹体,然后将加热混炼后的料浆从喷口射入金属模内,冷却固化即成。常用的热塑性树脂有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯,加入量为10-30%欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。这一技术很大程度地提高了形状复杂产品成形的精度和可靠性。


                      一、注射成形设备


                      注射成形机一般由增塑装置(或注射装置)欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、合模装置、油压装置以及电子、电源控制装置组成。其类型根据增塑装置内部结构的不同欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,可以分为柱塞式和并联螺旋桨式。近年来,一般认为后者优点较多。


                      注射成形机是以电子欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、电源控制装置为中枢,在驱动油压装置的同时使增塑装置、合模装置顺次工作。其工作程序是:陶瓷原料由漏斗放入,进入缸体欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,原料在送人缸体端部的同时欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,进行熔化、搅拌欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,经缸体端部的喷嘴注射至金属模具的型腔中获得坯件。国外先进的控制系统采用屏幕显示方式(如利用示波管欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、等离子、电致发光、液晶),以及设计图形控制台方式或二者组合的复合控制台方式。


                      模具材料一般采用高洁度、耐磨性欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、耐腐蚀性均优良的合金钢欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。模具设计应当符合陶瓷一高分子系统的流动特性。为了减少成形体的收缩,避免模具体内空气卷入成形体欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,因此模具要考虑控制放出口欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。在环状制品上欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,栅的对侧易产生熔合纹,所以也要注意栅的位置。为了使注塑条件最优化,需要依靠模具、料筒等的温度管理和模具内的压力传感器进行细致的管理欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。此外,模具上应有冷却槽,可以冷却和加热,依靠温度调节器使模具温度保持恒定欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,对提高成形体的精度很有效。由于原料中要大量使用有机材料欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,为了不使毛坯产生热裂欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,不剩碳渣地进行脱脂也是一个重要课题。


                      二、工艺


                      陶瓷的注塑成形原理和塑料的注塑成形基本相同。只是塑料内混合大量的陶瓷粉末。为了改进注塑成形条件欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,必须选择与使用原料匹配的有机材料欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,并要选定添加量。为了获得致密又均匀的注塑成形体,陶瓷粉末的浓度要高些。但过高将使成形性能变差。为改进混炼坯料的流动性欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,应降低分散剂高分子系的粘度欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。作为前处理很重要的是提高陶瓷粉末的分散性,为了提高高分子的流动性,需添加适当的增塑剂和润滑剂欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。


                      陶瓷原料的粒度一般为1μm欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,加入粘结剂(或称为添加剂),经充分混合、搅拌。注射成形的工艺流程见下图。


                      在搅拌过程中,陶瓷粉末被粘结剂润湿和包复,全部成为均匀的复合物才可进行注射成形。且需要冷却、干燥欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、粉碎后,才获得适合注射成形机漏斗进料的颗粒。


                      整个工艺中应注意和掌握的技术问题有以下四个方面。


                      1欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、原料的流动性


                      注射成形所用的陶瓷颗粒一般由80-90%(重要比,下同)的粉末和10~20%的粘结剂组成。粘结剂在脱脂工序中去掉,因此添加量以最低限度为宜,但应注意若添加量不足会影响成形效果欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。此外欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,陶瓷颗粒的流动性在粒度越小、形状越偏离球形时越差。因此,应用尽可能简便的方法对流动性进行测试欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。


                      2欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、成形条件产生的缺陷


                      成形条件如果不正确,会产生各种缺陷欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。其中最关键的是熔焊线条,若成形体带有通孔或盲孔,则容易出现这种缺陷。因此欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,必需注意模具的设计,特别是开口的类型、位置、大小及个数。同时应注意注射成形的注射温度和速度间的平衡。


                      此外欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,为了避免发生表面粗糙、裂纹欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、长条痕、变形等缺陷。在成形困难的情况下,可在注射成形机中装设自适应控制器,进行细微的控制。


                      3、脱脂


                      本工序又称去掉粘结剂,通常升温速度为3~5℃/b,约进行5~10日欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,但在0.5MPa压力的?;て障陆惺?,40小时可结束脱脂欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网。


                      4欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网、烧结


                      热工等参数可根据陶瓷的种类而定。烧结中的线收缩率约为15-20%欧洲杯盘口-欧洲杯竞猜平台-官网,形状比较复杂或壁较厚的工作,容易在烧结中产生裂纹,应注意防止。


                      三、添加剂


                      这是注射成形技术中最重要的问题之一。不同成形方法所需的添加剂特性也不
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