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氮化铝陶瓷的注射成型

陶瓷注射成型(CIM)是一种制造复杂形状陶瓷零件的新兴技术,在复杂小零件制备方面具有无可比拟的独特优势。随着近年来世界范围内电子陶瓷产业化规模的不断扩大,CIM技术的诱人应用前景值得期待。该工艺主要包括材料制备、注射成型、脱脂、烧结等工序。

氮化铝陶瓷的注塑成型

氮化铝陶瓷的注塑成型

① 材料制备。将可烧结陶瓷粉末与合适的有机载体(粘合剂)在一定温度下混合,以提供陶瓷注塑成型所需的流动性和生坯强度;陶瓷注射成型的混合体系为高固相体积分数的粘稠悬浮体(或熔体),固体颗粒(陶瓷粉末)的体积分数达到50-70%。

②陶瓷注射成型。混炼后的挤出造粒混合料经注射成型机加热至一定温度软化,然后在压力下高速注入模具中,冷却,在模具中重新固化,得到所需形状的注射成型毛坯。模具形状、模具温度、加料温度、注射压力、保压时间、冷却速度等均对毛坯质量产生影响。

③脱脂。注射成型的有机粘结剂约为25-50%(体积百分比),如何有效除去如此大量的有机物而不影响颗粒的分布,是一件非常困难的事情。脱脂是一个物理化学反应过程,其工艺控制复杂,容易造成坯体开裂、变形、空洞等缺陷。因此脱脂能否顺利完成,对保证坯体质量、提高产品合格率、降低能耗、实现规模化生产都至关重要。

④烧结。陶瓷注射成型制品经脱脂后,内部会存在许多孔隙,致密度较低,因此需要高温烧结才能获得高性能致密制品。烧结速度与粘性流动、凝聚、体积扩散、表面扩散等有关。对于非氧化物,一般用氮气或其他气体代替空气,氧化物陶瓷的烧结一般在空气下进行。烧结一般在常压下进行,但对于一些高温下易蒸发的陶瓷,必须在加压下进行。

优点:致密度高,密度分布均匀,可用于复杂形状的坯体成型,且成型精度高,无需后处理。

缺点:底部填充、飞边、焊痕、气穴等缺陷容易影响AlN陶瓷的烧结。

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