陶瓷注射成型（CIM）的加工方法
陶瓷注射成型（CIM）：加工方法的全面概述
介绍
陶瓷注射成型（CIM）是一种先进的制造技术，它结合了塑料注射成型的设计灵活性和陶瓷的优异性能。该技术能够大规模生产形状复杂、精度高的陶瓷部件，广泛应用于电子、医疗器械、汽车和工业机械等行业。
陶瓷注射成型工艺步骤
1. 原料制备
陶瓷粉末：采用粒径通常小于 1 μm 的精细、高纯度粉末（例如 Al₂O₃、ZrO₂、Si₃N₄、SiC）。
粘合剂体系：热塑性聚合物（例如蜡、聚乙烯）、增塑剂和分散剂（30-50 vol%）的混合物可确保成型过程中的流动性。
混合：将陶瓷粉末和粘合剂在剪切混合机或捏合机中均质化，形成均匀的原料。
2. 注塑成型
将原料加热（150–200°C），并在高压下注入模具，形成“生坯”。
模具设计必须考虑到烧结过程中较大的收缩率（约 15-20%）。
3. 脱脂
热脱脂：缓慢加热（200–400°C）可去除大部分有机粘合剂。
溶剂脱脂：使用溶剂（例如丙酮、庚烷）进行部分粘合剂萃取。
催化脱脂：硝酸蒸汽可降解某些体系中的粘合剂。
关键考虑因素：缓慢脱胶可防止开裂或变形。
4. 烧结
高温烧制（1200–1600°C，取决于材料）可使陶瓷致密化。
可能需要控制气氛（例如，Si₃N₄ 使用 N₂）或压力辅助烧结（HIP）。
与其他陶瓷制造方法的比较
| 方法 | 优势 | 局限性 |
|---|---|---|
| 干压 | 低成本、高产量 | 仅限于简单形状 |
| 等静压 | 高密度、均匀结构 | 昂贵的工具 |
| 磁带配音 | 薄膜（例如，电容器） | 仅限于二维几何形状 |
| 3D打印 | 复杂的定制部件 | 精度较低，需要烧结 |
应用程序
电子元件：集成电路基板、传感器外壳（Al₂O₃）。
医疗：牙科植入物、外科手术工具（ZrO₂）。
工业：耐磨喷嘴、切削刀具（Si₃N₄/SiC）。
汽车：涡轮增压器转子、氧传感器。
挑战与未来趋势
缺陷控制：脱脂/烧结过程中的裂纹、空隙和翘曲。
成本效益：高昂的模具和材料成本证明了大规模生产的合理性。
材料创新：将 CIM 扩展到非氧化物陶瓷（例如，超高温陶瓷）。
结论
陶瓷注入成型（CIM）是一种用途广泛且可扩展的方法，用于生产具有复杂几何形状的高性能陶瓷部件。尽管在工艺优化和成本降低方面仍面临挑战，但粘结剂体系和烧结技术的进步不断拓展着其工业应用范围。
