湖南精城特種陶瓷有限公司生產(chǎn)的耐磨陶瓷零件

        氮化硅等特種陶瓷材料具有高強度、高耐磨性、低密度(輕量化)、耐熱性、耐腐蝕性等優(yōu)良性能，適用于制造渦輪加料機葉輪、搖臂式燒嘴、輔助燃燒室等汽車用陶瓷部件。這些部件要求復(fù)雜的形狀、高精度尺寸和高可靠性。不允許有內(nèi)在缺陷(裂紋、氣孔、異物等)和表面缺陷。

        能滿足這些質(zhì)量要求的成形技術(shù)之一，就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技術(shù)來源于高分子材料的注塑成型，借助高分子聚合物在高溫下熔融、低溫下凝固的特性來進行成型的，成型之后再把高聚物脫除。比傳統(tǒng)的陶瓷加工工藝要簡單的多，能制造出各種復(fù)雜形狀的高精度陶瓷零部件，且易于規(guī)模化和自動化生產(chǎn)。

        陶瓷的注射成型技術(shù)有著諸多優(yōu)點，用它制備復(fù)雜形狀的陶瓷元件，不僅產(chǎn)品尺寸精度高、表面條件好，而且省去了后加工操作，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，還具有自動化程度高、適合于大規(guī)模生產(chǎn)的特點。該工藝一般包括下列步驟：陶瓷粉的選取、粘結(jié)劑的選取、陶瓷粉與粘結(jié)劑的均勻混合、注射成型、脫脂、燒結(jié)。其中脫脂是關(guān)鍵。

        起初的陶瓷成型注射技術(shù)是將大量的高分子樹脂與陶瓷粉體混練在一起后得到混合料，然后裝入注射機于一定溫度注入模具，迅速冷凝后脫模而制成坯體。該技術(shù)適合制備濕坯強度大，尺寸精度高，機械加工量少，坯體均一的產(chǎn)品，適于大規(guī)模生產(chǎn)。對形狀復(fù)雜、厚度較薄產(chǎn)品的制備有著明顯的優(yōu)越性。但是由于含有大量的高分子粘結(jié)劑，使陶瓷坯體的脫脂成為不可逾越難題，并且有毛坯易變形，容易形成氣孔等缺點。

        粘結(jié)劑能使粉末填充成預(yù)期形狀，它對整個工藝有重要的影響。理想的粘結(jié)劑應(yīng)該具有以下特點：

        1)在成型溫度下純粘結(jié)劑的粘度在1Pa·s以下，流動時不發(fā)生與粉體的分離，冷卻后有足夠的強度和硬度;

        2)為惰性物質(zhì)，與粉體不發(fā)生反應(yīng);

        3)在成型和混合溫度以上才分解，分解的產(chǎn)物無毒、無腐蝕性且殘余灰分少;

        4)膨脹系數(shù)低，由熱膨脹或結(jié)晶引起的殘余應(yīng)力低;

        5)符合環(huán)保要求，價廉、安全、不吸濕、無易揮發(fā)組分，貯藏壽命長。

        目前使用的大多數(shù)粘結(jié)劑可分為3類：蠟基或油基粘結(jié)劑、水基粘結(jié)劑和固體聚合物溶液。蠟基粘結(jié)劑通常含3-4個組分，聚合物控制著流動粘度、生品(燒結(jié)前的坯體)強度和脫脂的特征。短分子鏈的成型性能好且可使成型元件中的定向作用減至最小。蠟或油是主填充劑，在脫脂的初期被除去。表面活性劑用于改善粉末與粘結(jié)劑的相容性。增塑劑用來調(diào)節(jié)聚合物的流動特性。水基粘結(jié)劑含有水溶性聚合物、凝膠或水玻璃。這類粘結(jié)劑通常采用低壓成型以避免粉末與粘結(jié)劑的分離和減少模具磨損及殘余應(yīng)力。由于水易于除去，這使得制造較厚的元件成為可能。粘結(jié)劑溶液的凝固或膠凝使生品具有了強度。在燒結(jié)前，水從生品中蒸發(fā)或升華出去，使變形降至最低程度。新型的、采用聚苯乙烯的固體聚合物溶液的粘結(jié)劑配方已經(jīng)被采用以避免變形。主填充劑用溶液浸漬法除去。由于聚苯乙烯的骨架結(jié)構(gòu)沒法被削弱，所以避免了生品的變形。主填充劑是一種小的有機物分子，它既有苯環(huán)又有極性集團。苯環(huán)使它在混合時可溶于聚苯乙烯，極性集團則使它在脫脂時可溶于水或醇等溶劑中。

        常見的粘結(jié)劑有聚丙烯(PP)、無規(guī)則聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚體(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系樹脂等。其中PE具有優(yōu)異的成形性;EVA與其他樹脂的相溶性好，流動性、成形性也好;APP具有與其他樹脂相溶性好、富于流動性和脫脂性的特征;PS流動性好。助劑有蠟石石蠟、微晶石蠟、變性石蠟、天然石蠟、硬脂酸、配合劑等。成形材料的流動性可以使用高式流動點測定器和熔化分度器進行評價。當(dāng)脫脂具有結(jié)合劑的含量多 時，則脫脂性有降低的傾向，助劑的石蠟多者，脫脂性好。如果有機材料在特定的溫度區(qū)域不能全部飛散掉，就會影響陶瓷的燒結(jié)，因此，需要考慮熱分解特性，加以選擇。