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精密氧化鋁陶瓷成型工藝文︰注射成型
2019年03月15日 發布 分類攣朽此︰粉體加工技術 點擊量怪︰314
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氧化鋁陶瓷材料具有高的機械特性和高的電絕緣性與低的介電損耗等特點脊復撤,廣泛應用于航空航天似臥、汽車秸鍍俱、電子等領域籮靠勾。由于硬度高拆、脆性大的陶瓷難以實現切削加工魔眯繪,因此異形件的成型及其精度控制一直是困擾技術人員的難題礬扁行,陶瓷注射成型(Ceramic Injection Molding受,CIM)技術的出現與發展為氧化鋁陶瓷成型開闢了新道路蛃W。

 

1 99瓷注射成型氧化鋁件(圖片來源孟墨︰浙江景鵬鋯業科技有限公司)

早在20世紀30年代叔瘋,Hennicke和Neuenfeld在其專利白救襪、文獻中不斷提到了陶瓷注射成型技術危嘶惰。1931年鞭撅,德國Siemens Halske公司將氧化鋁陶瓷應用于火花塞材料;1942年猴醬,日本將氧化鋁陶瓷應用于軍用航空飛機的火花塞上;但直到1974年前後駁暴剎,陶瓷的無壓燒結技術取得突破性進展監陶,科研人員可以在不需要昂貴壓力設備的條件下實現先進陶瓷的燒結克淨。

大眾的目光才再一次聚焦到陶瓷的注射成型技術上甲範蔚,希望能將耐高溫筆倒騎、硬度高的輕質氧化鋁陶瓷材料更為廣泛地應用于發動機節萄嬌、燃氣輪機和火箭發動機的零部件上北祟屎。可以說欄哀賒,零件復雜性及其大批量生產的需求推動了陶瓷注射成型技術的不斷發展休臥。接下來通,不妨簡單了解其工藝流程昆堤常。

工藝流程

CIM主要包括喂料制備杴慷破、注射成型雞首、脫脂和燒結四個階段瑞慌。其基本過程為在氧化鋁陶瓷粉末中加入粘結劑娜洗陝,並使其混合均勻舵圖樸,形成具有粘塑性的喂料坑,在加熱狀態下感袍,利用注射成型機將喂料注入模具模腔內冷凝成型連嘆辭,經過脫脂工藝去除粘結劑後綠熾,便可用于燒結排莢識。

 

2 注射成型工藝流程

(不同的顏色屬于不同的工藝步驟集,分別為喂料制備砍牡徐、注射成型籌貶撐、脫脂耿妙跺、燒結四個步驟)

CIM應用

目前墓,由于氧化鋁陶瓷注射成型的原理與工藝並不復雜辮協,因此在國內外已經得到了廣泛應用護巷刑。

日本京瓷創立于1959年蟲芯乾,最初為一家技術陶瓷生產廠商蔑桅霸。如今諱辣,京瓷公司的大多數產品與通訊行業有關箋氨芬,包括無線手機和網絡設備鱗蔫灘、半導體元件等盆葦。

3 日本京瓷銷售淨額成長圖(圖片來源悶鼻藹︰京瓷集團)

4為日本京瓷采用注射成型工藝生產形狀復雜的電絕緣體用零部件餡。根據日本京瓷介紹夸存,其可提供氧化鋁稻逝喘、氧化鋯和氮化 三種陶瓷材料的注射成型零部件函。

 

4 日本京瓷采用CIM生產的氧化鋁電絕緣體用零部件(圖片來源箱齊︰京瓷集團)

國內企業同樣重視氧化鋁陶瓷注射成型技術的研究與應用吶耽某。廈門虹鷺鎢鉬工業有限公司是一家成立于1992年的中韓合資國有控股企業矛晦。作為世界著名照明企業的主要材料供應商娟,虹鷺公司還關注著電光源配套的其它核心部件澳萄擻。

例如翰駝,在高端陶瓷金鹵燈(Ceramic Metal Halide冪筏涼,CMH)中巴,氧化鋁陶瓷電弧管是其核心部件頗,對材料和成形工藝有很高的技術要求外,一直以來被飛利浦裂脊、通用電氣等巨頭壟斷稍杏。

虹鷺公司針對不同功率的陶瓷金鹵燈的應用設計了一系列的橢球形電弧管羅酪,並開發了專有的二次注射成形工藝耽秘甲,批量生產出不同規格的半透明氧化鋁電弧管癌爛椿。其中窖猛,半透明氧化鋁的晶粒尺寸大小和均勻度比國內外同類產品優越署桂,厚度為0.8mm的圓片在可見光範圍內的直線透光率為18%~24%溶,表明該工藝制備的半透明氧化鋁陶瓷材料適合用于陶瓷電弧管焙。

 

4 氧化鋁陶瓷電弧管的幾種結構

(圖片來源俯亮赤︰采用粉末注射成形制備陶瓷金鹵燈用半透明氧化鋁電弧管)

CIM注射機

目前國內氧化鋁陶瓷注射成型的工藝研究上已經取了顯著成果畦澄肚,但是在實際工業化生產中溪,不同廠家生產出的零件在尺寸精度慕拜、均一性膽魂抖、力學性能等方面差異巨大斜革,這主要源于以下幾個幾方面 路憐︰

1. 注射成型對氧化鋁粉體的平均粒度揪、松裝密度盟、粉末形狀沒鋸、比表面積羞、顆粒間隙等均有要求;

2. 粘結劑是陶瓷粉體的載體矗謙艙,決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能

3. 脫脂過程是注射成型工藝中耗時最長的一道工序姬草,也是質量控制最為關鍵的一道工序伶,脫脂不當會造成眾多的制品缺陷

4. 注射機械及其配套控制系統砷珊。

5 三環集團用氧化鋁材料生產的電子用陶瓷零件隋,並可提供金夕裴拼、銀森叭、銅曙甕響、鉬耍梗脆、錳謙、鎢惕、錫尼博、鎳等多種陶瓷表面金屬化(圖片來源鍍︰三環集團)

以注射機械及其配套控制系統為例抖春,陶瓷注塑成型過程中模具的開發和工藝參數的控制具有極高的技術門檻紉擅吭,目前能生產出穩定的陶瓷粉末注塑機並有能力提供全套技術支持的的設備商並不多拒光,其關鍵技術仍掌握在德瘋搬京、日等國企業手中凰。其中康蝗武,知名企業包括日精蝕悍項、阿博格派圈、恩格爾等誣剩瓷。

日精注塑機(Nissei) 公司產品涵蓋全電動注塑機鐐鈕阜、液壓注塑機烽俊烯、油電混合注塑機冒袗丑B臥式注塑機滌鏡芥、立式注塑機說捍禿、雙色注塑機等全系列注塑機慧冠勁。 應用于:通訊產品,先進陶瓷史槍淳,粉末冶金勁碌紗,汽車用品,光學透鏡,精密連接器,薄壁導光板,SD卡等精密注塑成型領域狙才藏。

6日精注塑機(Nissei)可實現金屬悄、陶瓷喜、塑料的多組分注射成型(圖片來源疵稗︰深圳興利榮機械)


阿博格Arburg公司來自充滿德國獨特魅力的黑森林小鎮勞斯伯格悼,Eugen Hehl和Karl Hehl兩兄弟將打造成全球領先的注塑機制造巨頭武旗媚。阿博格是全球第一家生產陶瓷粉末注塑機的企業澎妨,生產的小噸位注塑機(12.5-500t)在德國的市場佔有率高達60%以上坤。

 

7 阿博格技術節上展示的注塑設備

(圖片來源坪︰阿博格)

2019年3月13日至16日褥署,阿博格技術節將繼續在阿博格總部勞斯博格舉行摟。這場始于1999年詫凌騰,由阿博格一手創辦的技術節番臀 ,如今已成為全球獨一無二的行業盛事唱捕槳,迄今為止共有來自50多個國家的88000名專家來訪輕。

綜合而言瑯,陶瓷注射成型工藝可用于形狀復雜頒詫、生產批量大的氧化鋁陶瓷零件生產郴,其原理與工藝流程相對簡單串蒲彤,但是最終成型零部件的質量受到粉體制備彤秒濟、粘結劑誹、脫脂工藝摩諾戈、注射成型裝備等諸多因素影響叔杰沸,已經涉及到國家的工業化基礎問題撅季。為了實現先進陶瓷更加精密祟搔、高效的成型杉舜遞,這還需要全行業的共同努力哄惰。

參考文獻

采用粉末注射成形制備陶瓷金鹵燈用半透明氧化鋁電弧管;廈門虹鷺鎢鉬工業有限公司匹噬活,喻大釗卸功,劉俊勇吉,葉道興胎,宋久鵬際蔬砂,于洋搐烘冠。

By尸︰火宣


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