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新瓷|精密陶瓷的注塑成型工艺及其在医疗领域的应用

发布日期: 2026-06-16 16:23:47 浏览量: 1
陶瓷粉末精密注射成型技术是近年来国际上快速发展起来的新型制造技术,其科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术,它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起,目前注射成型已成为精密陶瓷成型技术中高精度和高效率的成型制备方法。
一、

陶瓷注塑成型的工艺流程

陶瓷注射成型是一种在聚合物注塑成型技术的基础上发展起来的近净尺寸可塑成型方法,陶瓷注塑成型基本工艺流程主要包括喂料制备、注射成型、脱脂和烧结四个阶段:

图     陶瓷注塑成型基本工艺流程
1、喂料制备
将陶瓷粉末、表面活性剂按比例称重,加入乙醇后,球磨混合,干燥、过筛,得到浆料,然后与粘结剂混合,混炼、造粒,得到注射用喂料。

喂料制备的关键:

  • 选择合适的粘结剂,粘结剂与陶瓷粉末的相容性及剪切分散性好,消除团聚;

  • 适当的粘结剂的含量,使喂料具有良好的流动性;

  • 提高的陶瓷粉末的装载量(固含量),减少尺寸变形。
2、注塑成型
将注塑喂料置于注塑成型机内,加热转变呈粘稠性熔体,在一定的温度和压力下高速注入金属模具内,冷却后脱模取出得到陶瓷坯体。
注塑成型的关键:
  • 模具的合理设计与加工(浇口、流道、精度、材质等)

  • 注射参数的设定与优化(温度、压力、模温)

  • 充模过程排气与坯体应力
3、脱脂
脱脂是将注塑成型的陶瓷坯件中的粘结剂组分用物理或者化学的方法脱除的过程。由于粘结剂体系的不同,脱脂工艺存在差异,注塑陶瓷脱脂方法有:热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂,选择高效安全的脱脂技术进行脱脂,得到毛坯。

表   陶瓷注塑成型的粘结剂体系与脱脂方式
4、烧结

将陶瓷毛坯在1300°C~1800°C高温下进行烧结。烧结是陶瓷坯体成型的最后一道工艺,陶瓷产品的性能优劣很大一部分因素是由烧结来决定的。陶瓷要烧结地致密度高、均匀,不仅前一道加工工序脱脂环节至关重要,还受粉体、添加剂、烧结温度及时间、压力及烧结气氛等因素的影响。

二、

陶瓷注塑成型的优势特点

采用陶瓷注塑成型的优势有:
  1. 可近净成型几何形状复杂的以及有特殊要求的小型陶瓷零部件,成型制品精度高,生坯密度均匀,生坯强度高,烧结体性能优异且产品质量的一致性好,使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工,从而减少昂贵的陶瓷加工成本;

  2. 成型过程具有机械化和自动化程度高、生产效率高、成型周期短、生产过程中的管理和控制也很方便,易于实现大批量、规模化生产;

  3. 成型出的陶瓷产品具有极高的尺寸精度和表面光洁度,表面光洁度可达5um。因此CIM技术成为现有陶瓷成型技术中高精度和高效率的成型方法之一,在国内外得到广泛的应用和研究。
三、

陶瓷注塑成型在医疗领域的应用

陶瓷注射成型工艺(CIM)适用于医疗和牙科领域使用的精密器具以及小型植入物的制造,可以用于大批量高稳定地生产应用于高端医疗器械的高精密陶瓷部件,例如牙齿正畸用陶瓷托槽、陶瓷种植体、陶瓷馈通件以及应用于细胞分析分选、微流量控制、生物制药等领域的陶瓷喷嘴等。

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