陶瓷產(chǎn)品成型10大工藝匯總
2019-02-23
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)，成型技術在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復雜形狀部件的能力，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，可以歸納為下圖。
圖 陶瓷成型方法
表 各種成型技術的比較
| 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 | 復雜形狀，厚截面，大尺寸 | 較好 | 低 | 較低 |
| 直接凝固注模 | 漿料 | 復雜形狀厚截面 | 好 | 低 | 較低 |
| 擠出成型 | 塑性料 | 圓柱圓筒形，長尺寸制品 | 中等 | 高 | 中等 |
| 熱壓鑄 | 黏塑性料 | 復雜形狀，小尺寸 | 較好 | 高 | 較低 |
| 注射成型 | 黏塑性料 | 復雜形狀，小尺寸 | 好 | 高 | 中等 |
上述各種成型方法，成型原理和過程不同，因此特點也不同，各自均有優(yōu)缺點。且陶瓷的成型技術對于制品的性能具有重要影響。陶瓷成型方法的選擇，應當根據(jù)制品的性能要求、形狀、尺寸、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益等綜合確定。那么，今天我們就來簡要介紹一下這些陶瓷的成型方法。
一、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，也是手機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。干壓成型是將經(jīng)過造粒、流動性好，顆粒級配合適的粉料，裝入金屬模腔內(nèi)，通過壓頭施加壓力，壓頭在模腔內(nèi)位移，傳遞壓力，使模腔內(nèi)粉體顆粒重排變形而被壓實，形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。
圖 單向和雙向加壓時壓坯密度沿高度的分布，（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：粒度、粒度分布、流動性、含水率等；
（2）粘結劑和潤滑劑的選擇；
（3）模具設計；
（4）壓制過程中壓制力、加壓方式、加壓速度與保壓時間.
綜上，如果坯料顆粒級配合適，結合劑使用正確，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：
（1）工藝簡單，操作方便，周期短，效率高，便于實行自動化生產(chǎn)。
（2）坯體密度大，尺寸精確，收縮小，機械強度高，電性能好。
干壓成型的缺點：
（1）對大型坯體生產(chǎn)有困難，模具磨損大、加工復雜、成本高。
（2）加壓只能上下加壓，壓力分布不均勻，致密度不均勻，收縮不均勻，會產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象。但隨著現(xiàn)代化成型方法的發(fā)展，達一缺點逐漸為等靜壓成型所克服。
應用：特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備，如陶瓷密封環(huán)、閥門用陶瓷閥芯、陶瓷襯板、陶瓷內(nèi)襯等。
圖 小米MIX2全陶瓷尊享版，圖片來自官網(wǎng)
二、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漿料槽刀口處流至基帶上，通過基帶與刮刀的相對運動使?jié){料鋪展，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調(diào)控。坯膜隨基帶進入烘干室，溶劑蒸發(fā)有機黏結劑在陶瓷顆粒間形成網(wǎng)絡結構，形成具有一定強度和柔韌性的坯片，干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用。然后可安所需形狀切割，沖片或打孔，最后經(jīng)過燒結得到成品。
流延成型工藝可以分為非水基流延成型、水基流延成型、凝膠流延成型等。
流延成型制備陶瓷基片工藝包括漿料制備、流延成型、干燥、脫脂、燒結等工序，其中最關鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制。
圖 流延成型法制備陶瓷基片的工藝流程圖
圖 模坯加工過程
優(yōu)點：流延成型可制備出幾個微米至1000μm平整光滑的陶瓷薄片材料，且設備簡單，工藝穩(wěn)定，可連續(xù)操作，便于自動化，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能一致，因此是當今制備單層或多層薄片材料最重要和最有效的工藝。
缺點：粘結劑含量高，因而收縮率可達20％～21％。
應用：獨石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片、壓電陶瓷膜片、結構陶瓷薄片、電容器、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體，混合集成電路基片等。
圖 小米6 陶瓷蓋板，圖片來自網(wǎng)絡
三、注射成型
陶瓷注射成型（ceramic injection molding，CIM），是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。
陶瓷注射成型的制造過程主要包括四個環(huán)節(jié)：
（1）注射喂料的制備：將合適的有機載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥、造粒，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內(nèi)被加熱轉變?yōu)檎吵硇匀垠w，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，然后脫模；
（3）脫脂：通過加熱或其它物理化學方法，將注射成型坯體內(nèi)的有機物排除；
（4）燒結：將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結，獲得所需外觀形狀、尺寸精度和顯微結構的致密陶瓷部件。
圖 注射成型流程圖
注射成型的優(yōu)點：
(1) 可近凈成型直接各種幾何形狀復雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件，使燒結后的陶瓷產(chǎn)品無需進行機加工或少加工，從而減少昂貴的陶瓷加工成本。
(2) 機械化和自動化程度高，成形周期短，僅為澆注、熱壓成形時間的幾十分之一至幾百分之一，坯件的強度高，可自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中的管理和控制也很方便，適宜大批量生產(chǎn)。
(3) 由于粘結劑有較好的流動性，注射成形坯件的致密度相當均勻。
陶瓷產(chǎn)品成型10大工藝匯總
2019-02-23
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)，成型技術在很大程度上決定了坯體的均勻性和制備復雜形狀部件的能力，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，可以歸納為下圖。
圖 陶瓷成型方法
表 各種成型技術的比較
| 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 | 復雜形狀，厚截面，大尺寸 | 較好 | 低 | 較低 |
| 直接凝固注模 | 漿料 | 復雜形狀厚截面 | 好 | 低 | 較低 |
| 擠出成型 | 塑性料 | 圓柱圓筒形，長尺寸制品 | 中等 | 高 | 中等 |
| 熱壓鑄 | 黏塑性料 | 復雜形狀，小尺寸 | 較好 | 高 | 較低 |
| 注射成型 | 黏塑性料 | 復雜形狀，小尺寸 | 好 | 高 | 中等 |
上述各種成型方法，成型原理和過程不同，因此特點也不同，各自均有優(yōu)缺點。且陶瓷的成型技術對于制品的性能具有重要影響。陶瓷成型方法的選擇，應當根據(jù)制品的性能要求、形狀、尺寸、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益等綜合確定。那么，今天我們就來簡要介紹一下這些陶瓷的成型方法。
一、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，也是手機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。干壓成型是將經(jīng)過造粒、流動性好，顆粒級配合適的粉料，裝入金屬模腔內(nèi)，通過壓頭施加壓力，壓頭在模腔內(nèi)位移，傳遞壓力，使模腔內(nèi)粉體顆粒重排變形而被壓實，形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。
圖 單向和雙向加壓時壓坯密度沿高度的分布，（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：粒度、粒度分布、流動性、含水率等；
（2）粘結劑和潤滑劑的選擇；
（3）模具設計；
（4）壓制過程中壓制力、加壓方式、加壓速度與保壓時間.
綜上，如果坯料顆粒級配合適，結合劑使用正確，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：
（1）工藝簡單，操作方便，周期短，效率高，便于實行自動化生產(chǎn)。
（2）坯體密度大，尺寸精確，收縮小，機械強度高，電性能好。
干壓成型的缺點：
（1）對大型坯體生產(chǎn)有困難，模具磨損大、加工復雜、成本高。
（2）加壓只能上下加壓，壓力分布不均勻，致密度不均勻，收縮不均勻，會產(chǎn)生開裂、分層等現(xiàn)象。但隨著現(xiàn)代化成型方法的發(fā)展，達一缺點逐漸為等靜壓成型所克服。
應用：特別適宜于各種截面厚度較小的陶瓷制品制備，如陶瓷密封環(huán)、閥門用陶瓷閥芯、陶瓷襯板、陶瓷內(nèi)襯等。
圖 小米MIX2全陶瓷尊享版，圖片來自官網(wǎng)
二、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漿料槽刀口處流至基帶上，通過基帶與刮刀的相對運動使?jié){料鋪展，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調(diào)控。坯膜隨基帶進入烘干室，溶劑蒸發(fā)有機黏結劑在陶瓷顆粒間形成網(wǎng)絡結構，形成具有一定強度和柔韌性的坯片，干燥的坯片與基帶剝離后卷軸待用。然后可安所需形狀切割，沖片或打孔，最后經(jīng)過燒結得到成品。
流延成型工藝可以分為非水基流延成型、水基流延成型、凝膠流延成型等。
流延成型制備陶瓷基片工藝包括漿料制備、流延成型、干燥、脫脂、燒結等工序，其中最關鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制。
圖 流延成型法制備陶瓷基片的工藝流程圖
圖 模坯加工過程
優(yōu)點：流延成型可制備出幾個微米至1000μm平整光滑的陶瓷薄片材料，且設備簡單，工藝穩(wěn)定，可連續(xù)操作，便于自動化，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能一致，因此是當今制備單層或多層薄片材料最重要和最有效的工藝。
缺點：粘結劑含量高，因而收縮率可達20％～21％。
應用：獨石電容器瓷片、厚膜和薄膜電路用Al2O3基片、壓電陶瓷膜片、結構陶瓷薄片、電容器、熱敏電阻、鐵氧體和壓電陶瓷坯體，混合集成電路基片等。
圖 小米6 陶瓷蓋板，圖片來自網(wǎng)絡
三、注射成型
陶瓷注射成型（ceramic injection molding，CIM），是將聚合物注射成型方法與陶瓷制備工藝相結合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。
陶瓷注射成型的制造過程主要包括四個環(huán)節(jié)：
（1）注射喂料的制備：將合適的有機載體與陶瓷粉末在一定溫度下混煉、干燥、造粒，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內(nèi)被加熱轉變?yōu)檎吵硇匀垠w，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，然后脫模；
（3）脫脂：通過加熱或其它物理化學方法，將注射成型坯體內(nèi)的有機物排除；
（4）燒結：將脫脂后的陶瓷素坯在高溫下致密化燒結，獲得所需外觀形狀、尺寸精度和顯微結構的致密陶瓷部件。
圖 注射成型流程圖
注射成型的優(yōu)點：
(1) 可近凈成型直接各種幾何形狀復雜及有特殊要求的小型陶瓷零部件，使燒結后的陶瓷產(chǎn)品無需進行機加工或少加工，從而減少昂貴的陶瓷加工成本。
(2) 機械化和自動化程度高，成形周期短，僅為澆注、熱壓成形時間的幾十分之一至幾百分之一，坯件的強度高，可自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中的管理和控制也很方便，適宜大批量生產(chǎn)。
(3) 由于粘結劑有較好的流動性，注射成形坯件的致密度相當均勻。
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責編:管理員
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