陶瓷注射成型厚坯热脱脂行为研究

• 作 者: 梅思杨
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 陶瓷注射成型 厚坯 热脱脂 粘结剂 行为

陶瓷注射成型是一种制备形状复杂陶瓷器件的精密成型技术。由于脱脂难度较大，该技术通常被认为只适合生产小型或薄壁零件。为了用粉末注射成型生产形状复杂、大厚度、大尺寸的陶瓷件，克服陶瓷注射成型生坯脱脂难的问题势在必行。本文以常用的石蜡基注射成型喂料的热脱脂工艺为研究对象，采用热失重、差热、立体光学显微镜以及自己发明的染色技术等手段研究了粘结剂的有关热学特性、圆柱体注射成型坯的热脱脂宏观现象、脱脂坯的显微结构，并用傅里叶变换显微红外/拉曼光谱对残留在脱脂坯中有机物进行了分析。在研究中发现，石蜡基注射成型喂料由于石蜡的熔化会产生较大的体积增长，因此将虹吸脱脂的驱动力归于脱脂坯与周围埋粉间的毛细管压差和脱脂坯中粘结剂所形成的膨胀压之和。在研究中发现，以石蜡出现大量分解氧化的温度为界，可以将热脱脂分为两个阶段，即低温的液相脱脂阶段与高温的气相脱脂阶段。在气相脱脂阶段，容易产生气泡等缺陷，如果进行充分的液相脱脂与减慢升温速度，则可抑制气泡的产生。通过染色法揭示了开孔在脱脂坯体内扩展行为，热脱脂“收缩核模型”和“分散孔模型”可对规律进行解释。对脱脂坯体表层有机物进行分析，发现了随脱脂温度升高，粘结剂的残留物的成分不断发生变化，发现并解释了坯体外表致密化的原因。最后，利用热脱脂研究所得相关知识，采用注射成型工艺制备发动机气缸的厚陶瓷环，取得了一个成功的实例。