注射成型用氧化锆粉体的表面改性研究

陶瓷粉体在高分子粘结剂中的分散性以及注射喂料的流动性是陶瓷粉末注射成型的关键因素.由于高分子的分子结构和物理形态与陶瓷粉体不同,导致两者相容性差.并且陶瓷粉体表面自由能较高,与高分子粘结剂混合过程中会有团聚的倾向.本研究采用硬脂酸对氧化锆粉进行表面改性,降低了粉体的表面自由能,提高了喂料的均匀性.改性后的陶瓷粉体表面由亲水性变为亲油性,提高了粉体与粘结剂的相容性,降低了喂料体系的粘度.     

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.     

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。     

氧化锆粉末的表面改性研究

采用表面改性剂C对ZrO2粉末表面进行改性处理,制备出了有机/无机包覆的陶瓷粉末。研究了表面改性对粉末粒度和粒度分布的影响,利用SEM观察了表面改性前后粉末的团聚和微观形貌,测试了不同改性剂含量粉末的沉降时间和润湿接触角。研究结果表明:(1)超声波分散时间越长,粉末的中位径粒度越小;(2)改性粉末在二甲苯溶液中的粒度减小,团聚度降低;(3)粉末在二甲苯溶液中的沉降时间快慢为:to<>θ0.5%C>θ3%C≈θ5%C,改性粉末在非极性溶液中的分散性、稳定性和润湿性得到明显提高。     

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.     

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。     

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.     

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％．     

硬质合金注射成形多组元聚合物粘结剂的溶剂脱脂工艺研究

以YT5硬质合金为对象，以正庚烷作为溶剂，系统研究了以多组元聚合物为粘结剂的注射坯样的溶剂脱脂行为。考查了粘结剂体系组成、脱脂温度、脱脂时间、样品厚度、样品形状对坯样脱脂率的影响及其原因。结果表明：在3组粘结剂体系中，改进型蜡基粘结剂溶剂脱脂速度最快，脱脂效果最好，40℃，3h条件下该粘结剂体系中能被溶剂溶解的组元的脱除率达到98％；随脱脂温度的升高，脱脂时间的延长，粘结剂脱除率增大；溶剂脱脂初期为扩散控制，后期为溶解控制；粘结剂平均脱除速率与生坯表面积成正比，与生坯厚度成反比；脱脂完成后，脱脂坯边缘和中心组织均匀一致。     

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。     

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。     

YT5硬质合金注射成形新型溶剂脱脂工艺研究

脱脂是整个注射成形工艺中的关键步骤。本文以YT5硬质合金为对象,以正庚烷作为溶剂,系统研究了以多组元聚合物为粘结剂的注射坯样的溶剂脱脂行为。考查了粘结剂体系组成、脱脂温度、脱脂时间、样品厚度、样品形状对坯样脱脂率的影响及其原因。实验结果表明:在本实验所使用的三组粘结剂体系中,改进型蜡基粘结剂溶剂脱脂速度最快,脱脂效果最好,40℃、3h条件下该粘结剂体系中能被溶剂溶解的组元的脱除率达到98%;随脱脂温度的升高、脱脂时间的延长,粘结剂脱除率增大;溶剂脱脂初期为扩散控制,后期为溶解控制;粘结剂平均脱除速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度成反比;脱脂完成后,脱脂坯边缘和中心组织均匀一致。     

埋粉对热脱脂速率和传质过程的影响

对比了活性碳、γ-Al_2O_3、ZrO_2粉、α-Al_2O_3和刚玉等5种埋粉对热脱脂中低分子量粘结剂脱除速率及传质过程的影响.结果表明比表面积高的活性碳和γ-Al_2O_3对脱脂的促进作用可以保持低分子量粘结剂脱除的整个过程,而低比表面积的刚玉粉、α-Al_2O_3粉、ZrO_2粉则只在起始阶段起作用.空气气氛和低比表面积埋粉的热脱脂过程可以用扩散传质方程描述,而高比表面积埋粉对传质的促进作用体现在液相抽吸和气体吸附两个方面,气体吸附作用不能在扩散方程中得到体现.