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氧化铝陶瓷注射成型技术
发布时间:2022-09-16
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氧化铝是氧化物中最稳定的物质之一,具有高机械性能、高电绝缘性和低介电损耗。广泛应用于航空航天、机械、电子、电力、汽车、化工、医药等领域。在成型技术上,由于氧化铝陶瓷硬度高、脆性大,切削加工困难,尤其是形状复杂、尺寸精度要求高的异形零件的加工,限制了其应用领域。陶瓷注射成型技术的出现为氧化铝陶瓷的成型和加工带来了新的机遇。

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陶瓷粉末注射成型


陶瓷粉末注射成型是粉末注射成型的一个分支。它是20世纪20年代兴起的一种将塑料注射成型和粉末冶金技术相结合的近净成形新技术。

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陶瓷粉末注射成型工艺流程示意图



氧化铝注射成型的优势



与其它成型技术相比,氧化铝注射成型有以下优势:


(1)成型过程自动化程度高,可大批量消费外形复杂、尺寸精度高、体积小的陶瓷部件;


(2)成型的陶瓷生坯件结构密实,质量分布均匀,最终烧结后的性能也优于传统成型产品;


(3)CIM是一种近净成型工艺,消费出的产品具有极高的尺寸精度和表面光亮度,无需(或只需微量)后续加工,大幅降低消费本钱,在传统成型工艺中,后期的尺寸精度加工占整个陶瓷制备本钱的30%左右。


因此,CIM成型工艺是当前最抢手的精密陶瓷成型工艺。



氧化铝CIM产业现状




国内外产业范围增加。如今,氧化铝CIM曾经开展成具有很高竞争力、制造复杂小型零件的成型办法。2002年全球从事氧化铝的注射成形的公司是70家,2010年扩展到130家左右,2015年统计氧化铝CIM的企业曾经超越200家,全球有二十几个公司提供喂料。


我国氧化铝CIM技术开展较快,产业范围稳步增长,上下游的产业链条正在趋于完善,构成了较好的产业格局,并逐渐树立了完好的氧化铝CIM生态体系。依据中国粉末冶金协会产业联盟的统计,在2015-2019年五年间,我国从事PIM消费的企业范围增速超越35%,这一速度超越了世界均匀程度。在氧化铝CIM方面,我国的外乡企业也有了一定量的生长,涌现出浙江景鹏、山东鹏程等一批龙头企业,业务量和销售额也在逐年进步。




应用领域不断拓展


进入21世纪以来,粉末注射成型的产业化大幅增长。应用领域从最开始的航空工业,军工业等方面逐渐渗透到民用领域,诸如汽车、电子、医疗、通讯等等。尤其是近五年来,随着3C数码的需求量持续增加,在这些行业(尤其是手机产业)里的氧化铝CIM应用也取得了长足进步。例如,小米手机的几款新型5G手机产品的后壳就采用了氧化铝注射成型制造。如下表所示,现在氧化铝CIM零件在很多领域如医疗、通讯、机加工、武器装备等都有很好的应用空间。

近年来报道的氧化铝CIM典型产品


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问题与挑战


从当前氧化铝CIM发展所取得的成绩来看,我国氧化铝CIM行业的规模是值得肯定的,但与欧美日等发达地区和国家相比,在基础理论、粘结剂体系、脱脂关键工艺等方面仍存在较大的差距,因此产业发展所面临的挑战也十分显著。从氧化铝CIM角度分析,我国的氧化铝陶瓷注射成型的核心装备(陶瓷注射成型机等)和关键元器件(如耐磨螺杆等)还需要进口;一些先进的粘结剂体系和脱脂工艺的工业应用主要在欧美国家进行开发。这些国家和地区借助资金、人才和技术优势,设置了各种技术壁垒。


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