中國粉體網(wǎng)訊 陶瓷注射成型(CIM)是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝，類似于20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的金屬注射成型(MIM)，均是粉末注射成型的分支，陶瓷注射成型有如下特點(diǎn)：
1、成型過程具有機(jī)械化和自動化程度高、生產(chǎn)效率高、成型周期短、坯體強(qiáng)度高，生產(chǎn)過程中的管理和控制也很方便，易于實(shí)現(xiàn)大批量、規(guī)�；a(chǎn)。
2、可近凈成型各種幾何形狀復(fù)雜的及有特殊要求的小型陶瓷零部件，使燒結(jié)后的陶瓷產(chǎn)品無需進(jìn)行機(jī)加工或少加工，從而減少昂貴的陶瓷加工成本。
3、注射成型過程中加入的粘結(jié)劑較多，需先經(jīng)過低溫脫脂工藝，才能進(jìn)而高溫?zé)Y(jié)，對于厚度大的制品，脫脂時間可能長達(dá)100-200小時。
4、成型時，陶瓷粉末和粘結(jié)劑的混合均勻，后期燒結(jié)其收縮一致，得到的陶瓷制品各部位密度均勻，因而這類產(chǎn)品具有極高的尺寸精度和表面光潔度。
因此CIM技術(shù)成為現(xiàn)有陶瓷成型技術(shù)中高精度和高效率的成型方法之一，在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用和研究。
工藝流程
它的工藝流程如下：
其中脫脂過程是最重要的一個階段，它在某種程度上決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)樘沾刹牧现薪^大多數(shù)的缺陷都在脫脂階段形成，比如裂紋、氣孔、變形、鼓泡等情況，并且在脫脂過程中產(chǎn)生的缺陷也是無法通過后期的燒結(jié)階段來彌補(bǔ)的。
脫脂工藝
1、熱脫脂
機(jī)理：通過加熱方法把坯體中的有機(jī)粘結(jié)劑熔融、揮發(fā)和裂解來脫除。具體過程是將成形坯加熱到一定的溫度，使粘結(jié)劑蒸發(fā)或熱分解生成氣體小分子，氣體小分子通過擴(kuò)散或滲透方式傳輸?shù)匠尚闻鞅砻�，最后粘結(jié)劑的分解氣體從成形坯表面脫離進(jìn)入外部氣氛。
注意事項(xiàng)：由于黏結(jié)劑組分受熱軟化，導(dǎo)致坯體在重力和熱應(yīng)力作用下易產(chǎn)生黏性流動變形，因此熱脫脂的速率非常緩慢，脫脂時間特別長，對于厚壁的陶瓷部件更是這樣。尤其是在脫脂初期，低熔點(diǎn)的有機(jī)物無法排除坯體而在坯體內(nèi)部產(chǎn)生較高壓力，容易導(dǎo)致坯體產(chǎn)生鼓泡、裂紋和變形等缺陷。
解決辦法：
1、提高粉末的裝載量，增寬脫脂溫度分布范圍。
2、埋粉。一方面埋粉能夠在熱脫脂中起到支撐坯體的作用，防止坯體中粘結(jié)劑軟化的時候坯體因?yàn)樽灾囟l(fā)生變形，另一方面則是埋粉的毛細(xì)吸附作用促進(jìn)了有機(jī)粘結(jié)劑排出，這種毛細(xì)吸附作用本質(zhì)上改變了坯體表面的有機(jī)粘結(jié)劑分布狀態(tài)，包括液相有機(jī)粘結(jié)劑的含量和氣相的產(chǎn)物的濃度，一般粉末越細(xì)，比表面積越大則毛細(xì)作用越大，所以脫脂速率也越快；目前使用較多的埋粉主要有：剛玉細(xì)粉、石英粉、氧化鋁粉、碳化硅粉等。
2、溶劑萃取脫脂
機(jī)理：溶劑脫脂是利用溶劑選擇性地溶解脫除坯塊中的粘結(jié)劑組元，以達(dá)到比熱脫脂更好的精度。其整個過程是：低分子溶劑在生坯中擴(kuò)散至與粘結(jié)劑接觸，溶劑溶脹并溶解粘結(jié)劑中被溶物質(zhì)，然后粘結(jié)劑中的可溶部分通過擴(kuò)散到達(dá)坯塊表面，最后進(jìn)入溶劑。當(dāng)部分粘結(jié)劑被溶解后，就形成了通道，以利于其它組分的脫除。
注意事項(xiàng)：溶劑脫脂的速率由溶劑類型、溫度、生坯厚度、溶解速度、脫脂活化能等因素決定。溫度的升高可加快溶劑和被溶組分的擴(kuò)散，從而使脫脂速率提高。若溫度過高則會出現(xiàn)鼓泡、開裂等缺陷，這是因?yàn)闇囟冗^高會導(dǎo)致脫脂速率過快，粘結(jié)劑溶解時溶劑浸入所產(chǎn)生的毛細(xì)管力等超過陶瓷粉末顆粒間的結(jié)合力，使粉末松散，從而形成各種缺陷。
解決辦法：控制溫度保持在50-80℃左右。這樣在脫脂時粘結(jié)劑不會因?yàn)檐浕鴮?dǎo)致變形的問題。
3、虹吸脫脂
機(jī)理：虹吸脫脂是指將成形坯放置于一多孔基板或多孔粉坯上，將成形坯加熱到粘結(jié)劑的粘度足夠低，能夠發(fā)生毛細(xì)流動的程度，粘結(jié)劑將在毛細(xì)力的作用下被吸出成形坯并且流入吸料中。
注意事項(xiàng)：吸料粉末的直徑要小于成形坯粉末顆粒直徑，孔隙率要高，并且應(yīng)該與成形坯不發(fā)生反應(yīng)。
4、催化脫脂
催化脫脂是近幾年才發(fā)展起來的一種新脫脂工藝，最早是由德國著名的化工公司BASF公司開發(fā)出來的。
機(jī)理：利用一種催化劑把有機(jī)載體分子解聚為較小的可揮發(fā)的分子，這些分子比其它脫脂過程中的有機(jī)載體分子有較高的蒸汽壓，能迅速的擴(kuò)散出坯體。
注意事項(xiàng)：熱脫脂過程中由于生成液相而導(dǎo)致“生坯”軟化，或由于重力、內(nèi)應(yīng)力或粘性流動影響而產(chǎn)生的變形和缺陷。
解決辦法：催化脫脂的反應(yīng)溫度范圍為100～150℃，低于聚甲醛樹脂的熔點(diǎn)，以防液相生成和尺寸變形。
除了催化脫脂外，最近幾年發(fā)展起來的超臨界萃取脫脂、微波脫脂以及水基萃取脫脂具有脫脂速率快、脫脂過程中裂紋和缺陷形成少、對產(chǎn)品尺寸要求降低的優(yōu)點(diǎn)，而且燒結(jié)后的最終產(chǎn)品性能大幅度提高，因此受到廣泛的重視。
總結(jié)
處于快速發(fā)展的陶瓷注射成形技術(shù)，以其近凈成型的特點(diǎn)成為越來越受關(guān)注的新型陶瓷成形技術(shù)，而脫脂是其中重要的關(guān)鍵工藝。一個成功的脫脂過程就是要保證粘結(jié)劑能連續(xù)平穩(wěn)地從成形坯中脫除。由于脫脂過程的復(fù)雜性涉及到許多因素，包括粉末的影響、粘結(jié)劑的影響、喂料與粘結(jié)劑的流變和燒結(jié)性能等，在保證制品形狀和尺寸精度的前提下，盡量縮短脫脂時間和簡化脫脂工藝，并且使其在系統(tǒng)化、規(guī)模化方面取得更大進(jìn)步，為工業(yè)化生產(chǎn)提供條件。
參考來源：
[1]宋明等.先進(jìn)陶瓷注射成型的脫脂工藝進(jìn)展
[2]彭周等.陶瓷注射成形中脫脂工藝及其新進(jìn)展
[3]化工儀器網(wǎng)、中國粉體網(wǎng)
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