[发明专利]用于制备陶瓷件的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备陶瓷件的组合物以及其制备方法和应用。

背景技术

陶瓷由于其特殊的材料特异性越来越多地用于机械制造、汽车工程、化学工程、电气工程、日常生活领域、微系统技术和加工技术中。

利用高压陶瓷注塑法(CIM)可经济性地和以有竞争性的价格大量制备很复杂的几何形状制品。陶瓷注塑法是一种塑性成型方法，其中将含陶瓷粉末和有机粘合剂的热塑性物料(复合物)注入具有目标几何形状的模具中。经冷却后从模具中取出构件，并可直接送入后续(热)处理如去粘合剂和烧结。该所得的陶瓷件通常无需其它后加工(烧成质量)。

但为实现陶瓷件的高精密度、高应力和高可靠性，还需该陶瓷件具有无缺陷的微结构。但该陶瓷件的微结构与该热塑性物料的组成和均匀性有很大关系，并且可出现明显降低该陶瓷负荷性的结构缺陷如气孔、纹理状孔隙度和有缺陷的收缩。

目前通常的复合物体系由各种有机成分组成，如粘合剂和其它添加剂，这些成分在其混合物中应确保所需的在热状态下的流动性和冷却后有高的构件强度。但大量成分使得常用的复合体系对原料加入量和原料质量的变化非常敏感。此外，工艺参数对所得产品质量也有很大影响，因此在批准新的生产加料前，要以昂贵的预制样调节所需的工艺参数及检验该陶瓷件的结构。但甚至在经最佳调节过的常用复合体系和工艺参数下，现时也不可能制备特别是适合汽车领域内的越来越高的要求的无缺陷的陶瓷件。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合物，特别是所谓的“复合物体系”，以特别是借助于陶瓷注塑法制备陶瓷件，该组合物包含至少一种陶瓷成分、耦合成分和粘合剂成分。

本发明中术语“陶瓷成分”特别是意指陶瓷粉末、陶瓷颗粒(如喷雾颗粒)和陶瓷粉末-陶瓷颗粒混合物，其包括陶瓷化合物或由两种或更多种不同陶瓷化合物组成的混合物。

本发明中术语“耦合成分”特别意指可使粘合剂成分在陶瓷成分上产生特别均匀耦合的化合物或由两种或更多种化合物组成的混合物。

本发明中术语“粘合剂成分”特别意指可使陶瓷成分相粘结的化合物或由两种或更多种化合物组成的混合物。

由本发明的组合物可有利地制备复杂成形的陶瓷件，该陶瓷件无或仅有少许结构缺陷。此外，本发明的组合物可有利地具有高的稳定性和均匀性以及可在宽的工艺范围中加工。其优点为可不进行非常耗时的预制样。本发明的组合物的另一优点是该组合物可具有优良的流动特性，以致该组合物在由模具决定的流动分配后汇流时不产生粘合缝，该粘合缝通常在烧结后会在其结构中保留和在结构中出现弱点或甚至裂纹。

在本发明的另一个优选实施方案中，该组合物含≥45体积％-≤65体积％，例如≥50体积％-≤60体积％，特别是≥54体积％-≤57体积％的陶瓷成分，和/或≥0.01体积％-≤10体积％，例如≥0.1体积％-≤5体积％，特别是≥0.5体积％-≤2.0体积％的耦合成分，和/或≥35体积％-≤55体积％，例如≥37体积％-≤50体积％，特别是≥41体积％-≤45.5体积％的粘合剂成分。特别是该组合物可由≥45体积％-≤65体积％，例如≥50体积％-≤60体积％，特别是≥54体积％-≤57体积％的陶瓷成分，和/或≥0.01体积％-≤10体积％，例如≥0.1体积％-≤5体积％，特别是≥0.5体积％-≤2.0体积％的耦合成分，和/或≥35体积％-≤55体积％，例如≥37体积％-≤50体积％，特别是≥41体积％-≤45.5体积％的粘合剂成分组成。陶瓷成分、耦合成分和粘合剂成分的所述体积百分数宜如此选择，即其总数为100体积％。这种组合物可有利地具有提高的脱模稳定性或无或仅少许脱模裂纹。此外通过可使用的高陶瓷含量可确保侧面凸出的构件的不变形的去粘合剂和烧结。

所述陶瓷成分含量、耦合成分含量和粘合剂成分含量可能与陶瓷成分的细度或比表面积有关。特别是在具有高比表面积如用BET法测定为100m³/g的陶瓷成分时的陶瓷成分含量比具有低比表面积如用BET法测定为＜100m³/g的陶瓷成分时的陶瓷成分含量低。耦合成分含量和粘合剂成分含量在具有高比表面积如用BET法测定为100m³/g的陶瓷成分时可比具有低比表面积如用BET法测定为＜100m³/g的陶瓷成分时的要高。