陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂工艺研究

利用超临界CO2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究,对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索,研究了不同萃取压力,温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40％～50％(质量分数,下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30％～40％极性分子有机物聚丙烯(PP)及20％硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体,在压力P=30MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。     

陶瓷注射成型脱脂方法对ZrO2陶瓷性能的影响

利用超临界CO2流体、溶剂和热处理3种方法对ZrO2陶瓷注射成型坯体进行脱脂,并对试样进行了一系列的性能测试.实验结果显示,脱脂方法对陶瓷性能有较大的影响.超临界流体脱脂克服了热脱脂的开裂、变形等各种缺陷,使烧结件获得较好的力学性能,平均抗弯强度σ为1074MPa，Weibull模数m达到18．93，高于利用溶剂脱脂的烧结件（σ=1038．4MPa，m=13．28）和热脱脂烧结件（σ=983．5MPa，m=7．59）。此外，超临界CO2流体脱脂、溶剂脱脂可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少，脱脂过程约缩短到热脱脂的1／20。     

陶瓷注射成型的一种新的脱脂方法—超临界流体脱脂

介绍了陶瓷注射成型的1种新脱脂方法-超临界流体脱蜡。利用非极性分子有机物石蜡（PW）与极性分子有机物聚丙烯（PP）及少量硬脂酸（SA）组成有机粘合剂,在压力P=40MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂2h,石蜡萃取率大于80%,该方法可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程缩短到通常脱脂的1/10。另外超临界流体脱蜡明显克服了传统热脱脂的变形,开裂等各种缺陷。     

陶瓷粉末注射成型热脱脂动力学过程

对比分析了刚玉粉、α-Al2O3粉、γ-Al2O3粉和活性碳粉4种埋粉条件下热脱脂机理、传质途径和脱脂速率。结果表明当埋粉为高比表面积的活性碳和γ-Al2O3时,液相传质在低分子量粘结剂脱除的整个过程中起主导作用,而对于低比表面积的刚玉粉和α-Al2O3埋粉,液相传质主要存在于起始阶段,中、后期以气相传质为主。扩散传质方程描述了空气气氛、刚玉粉和α-Al2O3低比表面积埋粉的热脱脂过程。计算了热裂解、氧化裂解和液相挥发3种传质途径下气相产物在坯体内的扩散过程的综合扩散系数。     

陶瓷注射成型热脱脂与水基脱脂的机理研究

分别对Y-TZP陶瓷粉的石蜡基热脱脂体系和水溶性的聚乙二醇（PEG）基水脱脂体系的脱脂过程和机理进行了研究。研究表明，由石蜡基注射料在空气中的热失重曲线制定的脱脂制度，脱脂过程耗时47h；而通过宽分子量的PEG得到水基粘结剂体系，注射成型后的坯体在40℃的水中浸泡2h，可以除去65％的PEG，坯体外观良好。通过SEM证明了此时形成了由外到内的孔道；然后可以不用埋粉进行快速热脱脂，6h可基本脱除剩余粘结剂。最后，2种脱脂体系均得到了强度高于800MPa的烧结样条。     

陶瓷注射成型水脱脂中脱脂温度和坯体结构对扩散传质的影响

测定了不同温度下的水脱脂速率随时间的变化,根据改进的动力学返程计算得到了不同阶段的表观扩散系数.随着脱脂深度的增大,水脱脂从溶解控制阶段转变为扩散控制阶段,表观扩散系数降低.测定了不同几何尺寸坯体脱脂率随时间的变化,得到统一的动力学方程.根据表观扩散系数和工艺参数之间的关系,定性预测了陶瓷分体固相含量、水溶性组分含量以及有机粘结剂分子量对水脱脂能力的影响.     

工程陶瓷注射成型的研究与发展

综述了陶瓷注射成型目前的发展状况以及该成型方法的优点。详细论述了陶瓷粉体性质、有机载体组成特别是表面活性剂对于陶瓷喂料和注射成型所成坯体性质的影响。分析了混炼顺序、注射工艺参数、脱脂对陶瓷喂料的流变性以及所成型坯体性质的影响。     

应用于陶瓷注射成型技术的SIPM-PEG 基水溶性粘结剂

研究了水溶性聚酯SIPM-PEG作为水溶性粘结剂在陶瓷注射成型技术中的应用.通过分子量分别为200和400的聚乙二醇(PEG)与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)的缩聚反应制备了2种水溶性聚酯,并且将乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为骨架粘结剂,制备了Al2O3注射料.研究了粘结剂的组成和各组分的含量对Al2O3注射料的水脱脂速率、流变性和生坯强度的影响.     

凝胶注模成型陶瓷坯体脱脂过程的研究

通过热分析仪与傅立叶红外变换光谱仪联用,研究了凝胶注模陶瓷坯体的脱脂过程,结果表明:凝胶注模氧化铝坯体脱脂过程中,有机物在210～470℃之间较窄的温度范围内裂解氧化,并呈现出明显的两阶段特征,裂解氧化产生气体的速率高于气体逸出的速率而引起坯体开裂.据此,提出了在保证坯体足够强度的前提下降低有机物含量、并在脱脂过程中分阶段保温等措施,有效抑制了凝胶注模陶瓷坯体在脱脂过程中的开裂现象.     

W-Cu粉末注射成型脱脂问题的研究

研究了石蜡基粘结剂和W-Cu粉末混合制备的喂料的脱脂性能.选择CH<,2>Cl<,2>为溶剂脱脂的溶剂,坯料在37℃的CH<,2>Cl<,2>中脱脂4h可以脱除粘结剂的70%以上,坯料内已形成了连通孔道,可以在后续的热脱脂中快速加热脱除剩余的粘结剂.根据喂料的热重分析结果确定了热脱脂工艺,热脱脂的最高温度为490℃,经过10h热脱脂,坯料中的粘结剂可完全脱除.     

金属注射成形坯料的虹吸-热二步脱脂工艺研究

研究了温度、时间对金属注射成形坯料虹吸脱脂的影响，以及虹吸脱脂对后续热脱脂升温速率的影响。研究结果表明，采用虹吸脱脂法，在140℃脱脂3h条件下，固体石蜡（PW）的脱除率可达73％，脱除了坯料中大部分的PW，为后续热脱脂的快速升温提供了方便，虹吸-热二步脱脂法极大的缩短了脱脂时间。     

氧化锆粉体表面改性及其注射成型水脱脂研究

采用硬脂酸表面改性以改善陶瓷颗粒表面和有机粘结剂的相容性.结果表明,硬脂酸和陶瓷颗粒表面之间发生了稳定的化学结合,提高了注射喂料的流动性和坯体的强度.坯体显微结构分析表明,表面改性促进了粉体在有机粘结剂中的稳定分散.粉体表面改性明显提高了水脱脂速率,坯体7 h脱脂率达到了88%,脱脂过程中水溶性组分在坯体中的表观扩散系数为1.14×10-7cm2/s.     

铌合金注射成形脱脂工艺研究

设计了一种适合于铌合金注射成形的低残碳粘结剂体系,为68％PW-5％LDPE-22％PMMA-5％SA（质量分数）,并研究其脱脂工艺。结果表明：脱脂时间、温度及样品厚度对溶剂脱脂率影响显著。采用三氯乙烯为溶剂,在脱脂温度为40℃,溶剂脱脂6h,即可使粘结剂脱除率达到52．8％,使后继热脱脂时间缩短至7．5h。以粘结剂的DSC差热分析结果为指导,可快速制定合理的热脱脂工艺,在真空热脱脂气氛条件下可使脱脂坯残余碳、氧含量得到有效控制,分别为0．18％．0．25％．     

硬质合金注射成形脱脂工艺与碳含量控制

将传统蜡基粘结剂和油＋蜡改进粘结剂体系分别与粒度为1．97μm的WC-8Co硬质合金粉末混合采用注射成形法制备了全致密高强度的硬质合金。研究了注射坯在Hz中的热脱脂工艺和溶剂脱脂与其后补充热脱脂工艺，和不同脱脂工艺对脱脂坯碳含量的影响。结果表明：油＋蜡改进粘结剂体系具有更好的热脱脂和溶剂脱脂行为。通过工艺优化和碳含量控制，在真空气氛下1400℃烧结80min制备出高抗弯强度的全致密硬质合金烧结制品。