[發明專利]一種注射成型制造齒狀異形陶瓷部件的方法

無效

• 申請號: 200910090645.8
• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN101643360A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 謝志鵬;楊現鋒;曾興華;曾國華;賈翠;劉偉
• 申請（專利權）人: 清華大學;景德鎮市新紀元精密陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/632
• 分類號: C04B35/632;C04B35/634;C04B35/10;C04B35/48;C04B35/185;B28B3/20;B28B11/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 童曉琳

技術領域

本發明屬于高性能陶瓷制備技術領域，特別涉及一種注射成型制造齒狀異形 陶瓷部件的方法。

背景技術

多齒氧化物陶瓷部件在機械、化工和汽車等領域有廣泛的應用，例如氧化鋯 或氧化鋁陶瓷齒輪和陶瓷螺旋等。目前制造這種多齒氧化物陶瓷部件的方法包括 等靜壓、干壓、注漿和熱壓鑄等方法。陶瓷干壓成型雖然效率較高，但成型產品 存在密度差異、顯微結構不均勻的現象，同時不易成型復雜形狀和異形產品；冷 等靜壓成型可得到高密度和高均勻性的成型坯體，但難以成型形狀復雜的陶瓷零 部件，且成型效率低和手工操作多。陶瓷注漿成型雖可成型異形產品，達到近凈 尺寸，但成型坯體易產生密度不均和成分偏析，成型尺寸精度低和產品可靠性下 降等問題，并且成型為手工操作以及坯體干燥效率低。熱壓鑄成型最大的問題生 產周期長，是效率低下，排除石蠟等有機粘結劑需要幾十甚至上百小時，且排蠟 過程中容易產生氣孔和開裂等缺陷。

陶瓷注射成型技術源于塑料注射成型技術，可以實現快速、精密制造復雜形 狀陶瓷部件。陶瓷注射成型中，陶瓷顆粒的流動性是靠顆粒表面包覆的高含量有 機粘結劑實現的，有機粘結劑的含量(重量比)在陶瓷注射混合料中為10-20％ 之間。成型坯體中的這些有機粘結劑在燒結之前必須排除，即需要進行脫脂。過 去陶瓷注射成型主要采用緩慢加熱的方法進行脫脂，使有機粘結劑分解逐漸排 除，需要幾十個小時甚至100小時以上，時間長，效率低，并且在脫脂過程中容 易產生開裂和變形等缺陷，因此限制了陶瓷注射成型的應用，特別是要制備多齒 狀異型陶瓷類產品非常困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種注射成型制造齒狀異形陶瓷部件的方法。

一種注射成型制造齒狀異形陶瓷部件的方法，其特征在于，該方法步驟為：

(1)混合陶瓷粉體和有機粘結劑：將陶瓷粉體和有機粘結劑混合均勻得到注射 成型混合料，所述注射成型混合料中，陶瓷粉體的重量百分含量為81-90％，有 機粘結劑的重量百分含量為10-19％；

所述陶瓷粉體為氧化鋯、氧化鋁或莫來石中的一種或幾種；

所述有機粘結劑由非水溶性粘結劑、水溶性粘結劑、表面活性劑、低熔點有 機物和增塑劑組成，各組分重量百分含量為：非水溶性粘結劑：15-30％；水溶性 粘結劑：45-65％；表面活性劑：1-5％；低熔點有機物：5-11％；增塑劑：1-11％；

(2)注射成型：注射成型混合料在注射成型機上注射成型得到坯體，注射溫度 在175-195℃之間，注入模具后在2分鐘內脫模得到成型坯體；

(3)水萃取脫脂：將注射成型得到的坯體放入水中，溶解脫除部分水溶性有機 粘結劑，水的溫度在30-50℃，脫脂時間在6-8小時，水萃取脫脂后的坯體在烘 箱中充分干燥；

(4)熱脫脂：將干燥后的坯體放入電加熱爐內，進行熱脫脂，脫除非水溶性粘 結劑和剩余的水溶性有機粘結劑，以5-8℃/min的升溫速率升溫至550℃，保溫 2-3小時；

(5)燒結：熱脫脂后的坯體進行燒結，燒結溫度在1350-1550℃之間，保溫1-4 小時，隨爐冷卻，得到陶瓷部件。

步驟(1)中，所述混合陶瓷粉體和有機粘結劑在雙輥開煉機或雙螺旋密煉機上 進行，陶瓷粉體和非水溶性粘結劑在180-190℃下混煉5-10分鐘；溫度降至170 ℃加入表面活性劑，混煉5-10分鐘；溫度降至150℃，加入水溶性粘結劑和低熔 點有機物，混煉10-15分鐘；混煉溫度降至120℃，加入增塑劑，混合10-15分 鐘；最后冷卻破碎得到注射成型混合料，混合料破碎后的顆粒小于3mm。

所述非水溶性粘結劑為兩種高聚物的組合，所述高聚物一種選自聚對苯二甲 酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯，另一種選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇 縮丁醛。

所述水溶性粘結劑為聚乙二醇、聚乙烯醇或聚氧化乙烯。

所述表面活性劑為硬脂酸或油酸。

所述增塑劑為對苯二甲酸二丁酯、對苯二甲酸二辛酯或對苯二甲酸二戊酯。

所述低熔點有機物為微晶石蠟、巴西棕櫚蠟或蜂蠟。

步驟(3)中，所述干燥溫度為40-60℃。

所述燒結在硅鉬棒發熱體的燒結爐或者天然氣高溫窯爐中進行。