Keramikspritzguss- und Mikrospritzgusstechnologie

Datum:[2023/10/23]

Kerntipp: Ceramic Injection Molding (CIM) ist eine neue Technologie, die Polymerspritzgussverfahren mit keramischen Aufbereitungsprozessen kombiniert, um keramische Komponenten vorzubereiten
Ceramic Injection Molding (CIM) ist ein neues Verfahren zur Herstellung keramischer Bauteile, das Polymerspritzgussverfahren mit keramischen Aufbereitungsverfahren kombiniert. Der Herstellungsprozess des keramischen Präzisionsspritzgusses umfasst hauptsächlich vier Schritte: (1) Vorbereitung des Spritzgusses: Mischen, Trocknen und Granulieren geeigneter organischer Träger mit Keramikpulver bei einer bestimmten Temperatur, um Spritzguss zu erhalten; (2) Spritzguss: Das gemischte Spritzgussgemisch wird in der Spritzgießmaschine erhitzt und in eine viskose Schmelze umgewandelt. Es wird mit hoher Geschwindigkeit in eine Metallform bei einer bestimmten Temperatur und Druck gespritzt, auf die gewünschte Form abgekühlt und erstarrt und dann abgebaut; (3) Entfettung: Durch Erhitzen oder andere physikalische und chemische Methoden wird das organische Material im Spritzgießkörper entfernt; (4) Sintern: Der entfettete keramische Rohling wird bei hoher Temperatur verdichtet und gesintert, um das erforderliche Aussehen, die Maßgenauigkeit und die Mikrostruktur der dichten keramischen Komponenten zu erhalten.
Das keramische Spritzgießverfahren hat eine Reihe von herausragenden Vorteilen: (1) hohe Mechanisierung und Automatisierung des Formprozesses, hohe Produktionseffizienz, kurzer Formzyklus, hohe Knüppelfestigkeit und bequeme Verwaltung und Steuerung während des Produktionsprozesses, wodurch es einfach ist, Großserienproduktion zu erreichen; (2) Es kann verschiedene kleine Keramikkomponenten mit komplexen geometrischen Formen und speziellen Anforderungen nahezu netto bilden, so dass gesinterte Keramikprodukte keine Bearbeitung oder weniger Verarbeitung erfordern, wodurch teure Keramikbearbeitungskosten reduziert werden; (3) Die geformten keramischen Produkte haben hohe Maßgenauigkeit und Oberflächenglätte. Daher wurde diese Technologie sowohl im Inland als auch international umfassend untersucht und angewendet, insbesondere für die Massenproduktion von keramischen Produkten mit hoher Maßgenauigkeit und komplexen Formen. Die Verwendung von keramischem Pulverspritzguss hat die meisten Vorteile.
In den 1980er Jahren lag der Schwerpunkt der keramischen Spritzgießforschung auf nichtoxidischen Hochtemperaturkeramikkomponenten wie Siliziumnitrid und Siliziumkarbid, insbesondere auf der Spritzgießvorbereitung von Si3N4, SiC Turbinenrotoren, Schaufeln, und Gleitlager für Motoren. Zur gleichen Zeit wurden viele Hochleistungs- und komplex geformte Hochtemperatur-Strukturkeramikprodukte erfolgreich vorbereitet. Keramische Turbinenrotoren wurden in Renn- und Militärgepanzerten Fahrzeugen in Japan und den Vereinigten Staaten eingesetzt. Gegenwärtig ist keramisches Spritzgießen weit verbreitet für das Formen von verschiedenen keramischen Pulvern und technischen keramischen Produkten. Verschiedene Präzisionskeramikkomponenten, die durch dieses Verfahren hergestellt wurden, wurden in Bereichen wie Luftfahrt, Automobile, Maschinen, Energie, optische Kommunikation und Lebensmedizin verwendet.
In den letzten Jahren haben sich neue Technologien für das Mikrospritzgießen von Keramik entwickelt. Aufgrund der hervorragenden mechanischen, chemischen und Hochtemperaturbeständigkeit von Strukturkeramiken erfordern viele Mikrokomponenten (von Dutzenden Mikrometern bis zu 1000 Mikrometern) in der Mikroelektronikindustrie und mikroelektromechanischen Systemen den Einsatz von strukturellen keramischen Materialien. Im Vergleich zu anderen Mikrofabrikationstechnologien ist die Verwendung von Mikrospritzguss, um Keramik- oder Metallpulver in verschiedene Formen von Knüppeln in einem Zug zu bilden, die vielversprechendste fortschrittliche Mikrofabrikationsherstellungstechnologie aufgrund seiner niedrigen Herstellungskosten und hoher Effizienz geworden. Gegenwärtig sind einige mikrokeramische Komponenten von Aluminiumoxid, Zirkonia, Siliziumnitrid, Bleizirkonatitanat, Bariumtitanat, Hydroxyapatit und Aluminiumnitrid durch Niederdruck-Mikrospritzguss gebildet worden, mit einer Formungstemperatur von 60-100 ℃ und einem Einspritzdruck von 3-5 MPa.
Es ist absehbar, dass mit der kontinuierlichen Verbesserung und Weiterentwicklung der keramischen Spritzgießtechnik unweigerlich die günstigste Präparationstechnologie für Präzisionskeramikkomponenten wird.
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