陶瓷成型是為了得到內(nèi)部均勻和密度高的陶瓷坯體,是陶瓷制備工藝中重要的一環(huán),成型技術(shù)在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復(fù)雜形狀部件的能力祠挫,并直接影響到材料的可靠性和最終陶瓷部件的成本笼才。
陶瓷成型方法很多,可以歸納為下圖。
圖 陶瓷成型方法
表 各種成型技術(shù)的比較
成型方法 | 成型用料 | 制品形狀 | 均勻性 | 效率 | 成本 |
干壓成型 | 造粒粉料 | 扁平形狀 | 偏差 | 高 | 低 |
冷等靜壓 | 造粒粉料 | 圓管圓柱形球狀體 | 好 | 中等 | 中等 |
注漿成型 | 漿料 | 復(fù)雜形狀谁班,大尺寸 | 較好 | 較低 | 低 |
流延成型 | 漿料 | <1mm厚截面 | 好 | 高 | 中等 |
凝膠成型 | 漿料 | 復(fù)雜形狀游禽,厚截面誉芙,大尺寸 | 較好 | 低 | 較低 |
直接凝固注模 | 漿料 | 復(fù)雜形狀厚截面 | 好 | 低 | 較低 |
擠出成型 | 塑性料 | 圓柱圓筒形健娄,長(zhǎng)尺寸制品 | 中等 | 高 | 中等 |
熱壓鑄 | 黏塑性料 | 復(fù)雜形狀,小尺寸 | 較好 | 高 | 較低 |
注射成型 | 黏塑性料 | 復(fù)雜形狀尿笔,小尺寸 | 好 | 高 | 中等 |
上述各種成型方法翁焦,成型原理和過(guò)程不同,因此特點(diǎn)也不同临颈,各自均有優(yōu)缺點(diǎn)茎倘。且陶瓷的成型技術(shù)對(duì)于制品的性能具有重要影響。陶瓷成型方法的選擇蚂青,應(yīng)當(dāng)根據(jù)制品的性能要求租江、形狀、尺寸孝承、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等綜合確定献丑。那么,今天我們就來(lái)簡(jiǎn)要介紹一下這些陶瓷的成型方法侠姑。
一创橄、干壓成型
干壓成型又稱模壓成型,是最常用的成型方法之一莽红,也是手機(jī)陶瓷背板主流的成型工藝之一妥畏,小米MIX系列的陶瓷后蓋都是干壓成型的。干壓成型是將經(jīng)過(guò)造粒安吁、流動(dòng)性好醉蚁,顆粒級(jí)配合適的粉料,裝入金屬模腔內(nèi)柳畔,通過(guò)壓頭施加壓力馍管,壓頭在模腔內(nèi)位移,傳遞壓力薪韩,使模腔內(nèi)粉體顆粒重排變形而被壓實(shí)确沸,形成具有一定強(qiáng)度和形狀的陶瓷素坯。
圖 單向和雙向加壓時(shí)壓坯密度沿高度的分布俘陷,(a)單向加壓境愕,(b)雙向加壓
影響干壓成型的主要因素:
(1)粉體性質(zhì):粒度、粒度分布颁膊、流動(dòng)性停楞、含水率等;
(2)粘結(jié)劑和潤(rùn)滑劑的選擇撒殷;
(3)模具設(shè)計(jì)羔漂;
(4)壓制過(guò)程中壓制力、加壓方式杏县、加壓速度與保壓時(shí)間.
綜上匹说,如果坯料顆粒級(jí)配合適晚号,結(jié)合劑使用正確,加壓方式合理卫驯,干壓法也可以得到比較理想的坯體密度殃忠。
干壓成型的優(yōu)點(diǎn):
(1)工藝簡(jiǎn)單,操作方便毫痢,周期短趾始,效率高,便于實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)耙旦。
(2)坯體密度大脱羡,尺寸精確,收縮小母廷,機(jī)械強(qiáng)度高轻黑,電性能好。
干壓成型的缺點(diǎn):
(1)對(duì)大型坯體生產(chǎn)有困難琴昆,模具磨損大氓鄙、加工復(fù)雜、成本高业舍。
(2)加壓只能上下加壓抖拦,壓力分布不均勻,致密度不均勻舷暮,收縮不均勻态罪,會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂、分層等現(xiàn)象下面。但隨著現(xiàn)代化成型方法的發(fā)展复颈,達(dá)一缺點(diǎn)逐漸為等靜壓成型所克服。
應(yīng)用:特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備董翻,如陶瓷密封環(huán)圾董、閥門用陶瓷閥芯、陶瓷襯板桨挂、陶瓷內(nèi)襯等几谐。
圖 小米MIX2全陶瓷尊享版,圖片來(lái)自官網(wǎng)
二布布、流延成型
流延成型(tepe-casting)又稱為刮刀成型坊欢。它的基本原理是將具有合適黏度和良好分散性的陶瓷漿料從流延機(jī)漿料槽刀口處流至基帶上,通過(guò)基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使?jié){料鋪展鹃封,在表面張力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜甥归,坯膜的厚度主要由刮刀與基帶之間間隙來(lái)調(diào)控。坯膜隨基帶進(jìn)入烘干室,溶劑蒸發(fā)有機(jī)黏結(jié)劑在陶瓷顆粒間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)无价,形成具有一定強(qiáng)度和柔韌性的坯片详毡,干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用床重。然后可安所需形狀切割琳柱,沖片或打孔,最后經(jīng)過(guò)燒結(jié)得到成品拙徽。
流延成型工藝可以分為非水基流延成型刨沦、水基流延成型、凝膠流延成型等膘怕。
流延成型制備陶瓷基片工藝包括漿料制備想诅、流延成型、干燥岛心、脫脂来破、燒結(jié)等工序,其中最關(guān)鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制忘古。
圖 流延成型法制備陶瓷基片的工藝流程圖
圖 模坯加工過(guò)程
優(yōu)點(diǎn):流延成型可制備出幾個(gè)微米至1000μm平整光滑的陶瓷薄片材料徘禁,且設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝穩(wěn)定髓堪,可連續(xù)操作送朱,便于自動(dòng)化,生產(chǎn)效率高干旁,產(chǎn)品性能一致驶沼,因此是當(dāng)今制備單層或多層薄片材料最重要和最有效的工藝。
缺點(diǎn):粘結(jié)劑含量高朋暴,因而收縮率可達(dá)20%~21%佛缕。
應(yīng)用:獨(dú)石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片下抬、壓電陶瓷膜片陈汇、結(jié)構(gòu)陶瓷薄片、電容器视以、熱敏電阻沟奸、鐵氧體和壓電陶瓷坯體,混合集成電路基片等购哺。
圖 小米6 陶瓷蓋板扶取,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
三、注射成型
陶瓷注射成型(ceramic injection molding人狞,CIM)芜田,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(lái)的一種制備陶瓷零部件的新工藝。
陶瓷注射成型的制造過(guò)程主要包括四個(gè)環(huán)節(jié):
(1)注射喂料的制備:將合適的有機(jī)載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥蜈沛、造粒庞溜,得到注射用喂料;
(2)注射成型:混煉后的注射混合料于注射成型機(jī)內(nèi)被加熱轉(zhuǎn)變?yōu)檎吵硇匀垠w碑定,在一定的溫度和壓力下高速注入金屬模具內(nèi)流码,冷卻固化為所需形狀的坯體,然后脫模延刘;
(3)脫脂:通過(guò)加熱或其它物理化學(xué)方法漫试,將注射成型坯體內(nèi)的有機(jī)物排除;
(4)燒結(jié):將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結(jié)碘赖,獲得所需外觀形狀驾荣、尺寸精度和顯微結(jié)構(gòu)的致密陶瓷部件。
圖 注射成型流程圖
注射成型的優(yōu)點(diǎn):
(1) 可近凈成型直接各種幾何形狀復(fù)雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件普泡,使燒結(jié)后的陶瓷產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行機(jī)加工或少加工播掷,從而減少昂貴的陶瓷加工成本。
(2) 機(jī)械化和自動(dòng)化程度高撼班,成形周期短歧匈,僅為澆注、熱壓成形時(shí)間的幾十分之一至幾百分之一权烧,坯件的強(qiáng)度高丰躺,可自動(dòng)化生產(chǎn),生產(chǎn)過(guò)程中的管理和控制也很方便励邓,適宜大批量生產(chǎn)肄琉。
(3) 由于粘結(jié)劑有較好的流動(dòng)性,注射成形坯件的致密度相當(dāng)均勻窟礼。
陶瓷成型是為了得到內(nèi)部均勻和密度高的陶瓷坯體,是陶瓷制備工藝中重要的一環(huán)绰尖,成型技術(shù)在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復(fù)雜形狀部件的能力妙散,并直接影響到材料的可靠性和最終陶瓷部件的成本。
陶瓷成型方法很多吹磕,可以歸納為下圖诅慧。
圖 陶瓷成型方法
表 各種成型技術(shù)的比較
成型方法 | 成型用料 | 制品形狀 | 均勻性 | 效率 | 成本 |
干壓成型 | 造粒粉料 | 扁平形狀 | 偏差 | 高 | 低 |
冷等靜壓 | 造粒粉料 | 圓管圓柱形球狀體 | 好 | 中等 | 中等 |
注漿成型 | 漿料 | 復(fù)雜形狀,大尺寸 | 較好 | 較低 | 低 |
流延成型 | 漿料 | <1mm厚截面 | 好 | 高 | 中等 |
凝膠成型 | 漿料 | 復(fù)雜形狀壤牙,厚截面班聂,大尺寸 | 較好 | 低 | 較低 |
直接凝固注模 | 漿料 | 復(fù)雜形狀厚截面 | 好 | 低 | 較低 |
擠出成型 | 塑性料 | 圓柱圓筒形,長(zhǎng)尺寸制品 | 中等 | 高 | 中等 |
熱壓鑄 | 黏塑性料 | 復(fù)雜形狀适肠,小尺寸 | 較好 | 高 | 較低 |
注射成型 | 黏塑性料 | 復(fù)雜形狀霍衫,小尺寸 | 好 | 高 | 中等 |
上述各種成型方法候引,成型原理和過(guò)程不同,因此特點(diǎn)也不同敦跌,各自均有優(yōu)缺點(diǎn)澄干。且陶瓷的成型技術(shù)對(duì)于制品的性能具有重要影響。陶瓷成型方法的選擇柠傍,應(yīng)當(dāng)根據(jù)制品的性能要求麸俘、形狀、尺寸携兵、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等綜合確定疾掰。那么,今天我們就來(lái)簡(jiǎn)要介紹一下這些陶瓷的成型方法徐紧。
一、干壓成型
干壓成型又稱模壓成型炭懊,是最常用的成型方法之一并级,也是手機(jī)陶瓷背板主流的成型工藝之一,小米MIX系列的陶瓷后蓋都是干壓成型的侮腹。干壓成型是將經(jīng)過(guò)造粒迈窗、流動(dòng)性好,顆粒級(jí)配合適的粉料栋灿,裝入金屬模腔內(nèi)惑妥,通過(guò)壓頭施加壓力,壓頭在模腔內(nèi)位移浴瞭,傳遞壓力示荠,使模腔內(nèi)粉體顆粒重排變形而被壓實(shí),形成具有一定強(qiáng)度和形狀的陶瓷素坯岳散。
圖 單向和雙向加壓時(shí)壓坯密度沿高度的分布节立,(a)單向加壓,(b)雙向加壓
影響干壓成型的主要因素:
(1)粉體性質(zhì):粒度眠煮、粒度分布患并、流動(dòng)性、含水率等茴审;
(2)粘結(jié)劑和潤(rùn)滑劑的選擇破溺;
(3)模具設(shè)計(jì);
(4)壓制過(guò)程中壓制力躁绸、加壓方式裕循、加壓速度與保壓時(shí)間.
綜上,如果坯料顆粒級(jí)配合適涨颜,結(jié)合劑使用正確费韭,加壓方式合理,干壓法也可以得到比較理想的坯體密度。
干壓成型的優(yōu)點(diǎn):
(1)工藝簡(jiǎn)單星持,操作方便抢埋,周期短,效率高督暂,便于實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)揪垄。
(2)坯體密度大,尺寸精確逻翁,收縮小饥努,機(jī)械強(qiáng)度高,電性能好八回。
干壓成型的缺點(diǎn):
(1)對(duì)大型坯體生產(chǎn)有困難酷愧,模具磨損大、加工復(fù)雜撼烹、成本高濒垫。
(2)加壓只能上下加壓,壓力分布不均勻远燕,致密度不均勻久泞,收縮不均勻,會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂奖放、分層等現(xiàn)象淡藻。但隨著現(xiàn)代化成型方法的發(fā)展,達(dá)一缺點(diǎn)逐漸為等靜壓成型所克服砚粒。
應(yīng)用:特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備缔沐,如陶瓷密封環(huán)、閥門用陶瓷閥芯恶恨、陶瓷襯板雨晃、陶瓷內(nèi)襯等。
圖 小米MIX2全陶瓷尊享版痴猖,圖片來(lái)自官網(wǎng)
二躺刷、流延成型
流延成型(tepe-casting)又稱為刮刀成型。它的基本原理是將具有合適黏度和良好分散性的陶瓷漿料從流延機(jī)漿料槽刀口處流至基帶上狞洋,通過(guò)基帶與刮刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使?jié){料鋪展弯淘,在表面張力的作用下形成具有光滑上表面的坯膜,坯膜的厚度主要由刮刀與基帶之間間隙來(lái)調(diào)控吉懊。坯膜隨基帶進(jìn)入烘干室庐橙,溶劑蒸發(fā)有機(jī)黏結(jié)劑在陶瓷顆粒間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),形成具有一定強(qiáng)度和柔韌性的坯片借嗽,干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用态鳖。然后可安所需形狀切割转培,沖片或打孔,最后經(jīng)過(guò)燒結(jié)得到成品浆竭。
流延成型工藝可以分為非水基流延成型浸须、水基流延成型、凝膠流延成型等邦泄。
流延成型制備陶瓷基片工藝包括漿料制備删窒、流延成型、干燥顺囊、脫脂很撩、燒結(jié)等工序,其中最關(guān)鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制端辛。
圖 流延成型法制備陶瓷基片的工藝流程圖
圖 模坯加工過(guò)程
優(yōu)點(diǎn):流延成型可制備出幾個(gè)微米至1000μm平整光滑的陶瓷薄片材料咨只,且設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝穩(wěn)定杀蝌,可連續(xù)操作罕鞭,便于自動(dòng)化,生產(chǎn)效率高咖播,產(chǎn)品性能一致,因此是當(dāng)今制備單層或多層薄片材料最重要和最有效的工藝硕纯。
缺點(diǎn):粘結(jié)劑含量高铣佛,因而收縮率可達(dá)20%~21%。
應(yīng)用:獨(dú)石電容器瓷片握帘、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片袜晌、壓電陶瓷膜片、結(jié)構(gòu)陶瓷薄片篱俊、電容器但惶、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體湿蛔,混合集成電路基片等膀曾。
圖 小米6 陶瓷蓋板,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
三阳啥、注射成型
陶瓷注射成型(ceramic injection molding添谊,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(lái)的一種制備陶瓷零部件的新工藝察迟。
陶瓷注射成型的制造過(guò)程主要包括四個(gè)環(huán)節(jié):
(1)注射喂料的制備:將合適的有機(jī)載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉斩狱、干燥、造粒扎瓶,得到注射用喂料所踊;
(2)注射成型:混煉后的注射混合料于注射成型機(jī)內(nèi)被加熱轉(zhuǎn)變?yōu)檎吵硇匀垠w泌枪,在一定的溫度和壓力下高速注入金屬模具內(nèi),冷卻固化為所需形狀的坯體秕岛,然后脫模碌燕;
(3)脫脂:通過(guò)加熱或其它物理化學(xué)方法,將注射成型坯體內(nèi)的有機(jī)物排除瓣蛀;
(4)燒結(jié):將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結(jié)尾烛,獲得所需外觀形狀、尺寸精度和顯微結(jié)構(gòu)的致密陶瓷部件踢周。
圖 注射成型流程圖
注射成型的優(yōu)點(diǎn):
(1) 可近凈成型直接各種幾何形狀復(fù)雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件萤考,使燒結(jié)后的陶瓷產(chǎn)品無(wú)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黎撤。
(2) 機(jī)械化和自動(dòng)化程度高乒柳,成形周期短,僅為澆注侄灭、熱壓成形時(shí)間的幾十分之一至幾百分之一彭铐,坯件的強(qiáng)度高,可自動(dòng)化生產(chǎn)亏傅,生產(chǎn)過(guò)程中的管理和控制也很方便摊谢,適宜大批量生產(chǎn)。
(3) 由于粘結(jié)劑有較好的流動(dòng)性醉装,注射成形坯件的致密度相當(dāng)均勻辕芳。
xxxx,xxx,xxx 責(zé)編:管理員