[发明专利]一种陶瓷零件的粉末注射成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种陶瓷零件的粉末注射成型工艺。

背景技术

陶瓷被广泛应用于精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等。但是，由于陶瓷是共价键很强的化合物，具有高强度、高硬度的特点，难于制备形状复杂的零部件，限制了它的进一步应用。因此，如果能制备陶瓷复杂件，便可以在很大程度上扩大陶瓷的应用范围。

粉末注射成型技术是一种将金属或陶瓷粉末与粘结剂的混合料注射于模具型腔中的成形方法，它将成熟的现代聚合物注射成型与粉末冶金技术结合在一起，具有一次能成型出复杂形状的工件、工件尺寸精度高、无需机械加工并且易于实现高效率自动化生产等长处，特别适用于大批量制造形状复杂、高精密度、高性能材质的小型机械零件，是一种先进的零部件加工工艺，尤其是最近几年来在通讯业及更多高科技行业得到广泛应用，已经成为一个快速发展的新工艺领域。

对于复杂结构及精密陶瓷零件目前通常采用机械加工、磨削的方法获得，但工序多，生产效率低，浪费原材料，浪费能源。而且对于一些形状复杂的，如有台阶、锐角、盲孔等结构的零件，普通的加工方法较为困难，而且产品性能不佳。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种陶瓷零件的粉末注射成型工艺，该粉末注射成型工艺可以获得形状复杂的精密陶瓷零件，致密度高，产品均匀性好，一次成型，步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种陶瓷零件的粉末注射成型工艺，包括如下步骤：

（1）混炼造粒：将陶瓷粉末放入混炼机中加热到100-200℃，保温0.5-1.5h，再加入粘结剂，混炼2-6h，然后在挤出机上进行造粒，得到喂料；

（2）注射成型：将喂料置于注射成形机中，然后在料筒温度为120-260℃、喷砂嘴温度为100-240℃、注射压力为20-200MPa的条件下注入模具中进行注射成型。

优选的，所述步骤（1）中，陶瓷粉末为氧化铝陶瓷粉末、氧化锆陶瓷粉末、氧化钇陶瓷粉末、氮化硼陶瓷粉末和碳化硅陶瓷粉末中的任意一种。

本发明通过采用上述陶瓷粉末，制得的陶瓷零件致密度高，产品均匀性好，还具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。

优选的，所述步骤（1）中，陶瓷粉末放入混炼机前与烧结助剂混合，得到混合粉，烧结助剂占混合粉质量的1%-10%，烧结助剂为B₄C、WC、TiC、C、B、Al、Al₃N₄和Al₄C₃中的至少一种。

本发明通过在陶瓷粉末中加入上述烧结助剂，可与烧结物形成固溶体，可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大；还可以防止制品开裂，增加晶体中空位浓度使烧结加速，促进致密化进程。

优选的，所述步骤（1）中，粘结剂占喂料体积的30%-50%，粘结剂由如下重量份的原料组成：

蜡40-60份

萘20-40份

塑料20-40份

增塑剂4-8份

表面活性剂1-5份

抗氧剂0.5-1.5份

相容剂0.1-0.5份。

本发明的粘结剂通过采用不同裂解温度的物质，特别是低温裂解的组分，采用各种不同温度裂解的蜡以及萘，且各组分经适配。将由此所得的喂料成型成生坯，通过采用适当的升温速率即可实现粘结剂的不同种类物质的逐步脱除，从而实现快速通过热分解形式脱除粘结剂。粘结剂脱除时间可以控制在几小时内全部脱除干净。粘结剂中包含多种裂解温度的组分，且含量配比效果好，可仅通过热脱，无需事先溶剂脱脂过程。整个脱脂过程简单易控，脱脂效率较高，且脱脂过程不会对坯体质量造成影响，且清洁环保。

脱脂过程通过控制升温速率，使不同裂解温度的组分有序地逐步分解，不致瞬间产生大量裂解挥发气体出现体积急剧膨胀的现象，从而坯体中不致产生鼓包缺陷。由于无需溶剂脱除过程，因此坯体也不会产生溶胀。整个脱脂过程对坯体质量有保证。

本发明的粘结剂直接通过热分解形式脱除，不需要对环境产生影响的酸催化剂，因此是一种清洁环保的粘结剂。