陶瓷注射成型（CIM）技術(shù)由粉末注射成型技術(shù)（PIM）演化而來(lái)。CIM的工藝流程一般包括五個(gè)步驟：預(yù)制、混料、注射、脫脂、燒結(jié)。在利用陶瓷注射成型技術(shù)來(lái)制備產(chǎn)品時(shí)，將原料粉末和粘結(jié)體系按照預(yù)定的比例混合，在密煉機(jī)中將混合體系混合均勻成具備合適流動(dòng)性的喂料，破碎后通過(guò)注射成型機(jī)注入定制模具，進(jìn)一步對(duì)預(yù)制品進(jìn)行脫脂處理，脫脂后的預(yù)制品在燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，最終得到成品。
CIM工藝相交于其他工藝而言，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）通過(guò)不同模具的設(shè)計(jì)可以制成外形繁雜的產(chǎn)品。
（2）相交于澆注工藝，注射成型可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制短時(shí)量產(chǎn)，節(jié)約成本。
（3）注射成型的邊角料可回收再利用。
（4）粘結(jié)劑等與原料均勻混合，燒結(jié)過(guò)程中保持收縮性一致，保證精度。
注射成型技術(shù)與其他技術(shù)的比較
陶瓷注射成型技術(shù)（CIM）的影響因素
陶瓷注射成型技術(shù)（CIM）不同工序都存在著不同的影響因素。
原料粉末
原料的粉末粒度和表觀形貌對(duì)喂料的質(zhì)量有較大的影響，因?yàn)樘砑觿┑拇嬖趯?dǎo)致燒結(jié)后的產(chǎn)品與注射成型后的預(yù)制品存在尺寸偏差。防止產(chǎn)品收縮造成缺陷的方法是降低粉末粒度的同時(shí)增加粉末固含量。粉末的晶粒尺寸越小所需要的燒結(jié)溫度越低，然而過(guò)細(xì)的粉末容易引起物料的團(tuán)聚效應(yīng)，粉末團(tuán)聚后影響與粘結(jié)劑的混合增加注射與脫模過(guò)程變得困難。
通常采用兩種方法消除原料粉末粒度和表觀形貌的不利影響，一是在混料時(shí)提高攪拌器的轉(zhuǎn)速消除粉末團(tuán)聚，但在實(shí)際操作中控制工藝穩(wěn)定較為麻煩；二是在混料前加入促進(jìn)物料與粘結(jié)劑結(jié)合的分散劑，分散劑的作用主要是在顆粒表面形成保護(hù)層，降低粉末間的團(tuán)聚效應(yīng)，通常用的分散劑按吸附方式的不同可分為兩類：偶聯(lián)劑類，如鐵酸醋偶聯(lián)劑、桂酸醋偶聯(lián)劑等；羧酸類，如硬脂酸、油酸等。其中偶聯(lián)劑類一般以共價(jià)鍵的形式吸附在顆粒表面；而羧酸通過(guò)路易斯酸堿反應(yīng)以氫鍵的方式吸附在陶瓷表面。雖然一定量的分散劑可促進(jìn)坯體的均勻分散，但如分散劑添加過(guò)多時(shí)，會(huì)堵塞粘結(jié)劑的熱裂解排出通道阻礙粘結(jié)劑排除，在遠(yuǎn)表面形成氣泡、裂紋等缺陷。
粉末形狀越接近球形，粉體和粘結(jié)劑的結(jié)合就越充分，粉末間的摩擦力也越小。粉末粒度分布會(huì)給混料的均勻性造成影響，從而制約到燒結(jié)過(guò)程，對(duì)試樣造成缺陷。粒度分布寬時(shí)可以提高一定的裝載量，但是粒度分布過(guò)寬時(shí)喂料的混合就會(huì)非常困難而使喂料成分不均勻，過(guò)程控制更難。
粘結(jié)劑的選取
在陶瓷注射成型技術(shù)（CIM）工藝中，粘結(jié)劑的主要作用：在混料階段與與原料粉體混合，保持喂料時(shí)良好的流動(dòng)性；在脫脂過(guò)程中保持注射成型后的坯體形狀。粘結(jié)劑的選擇是注射成型的關(guān)鍵。
在選擇注射成型粘結(jié)劑是應(yīng)該考慮以下因素：
（1）流動(dòng)性因素，粘結(jié)劑粘度過(guò)高時(shí)，混料攪拌困難且喂料也不均勻；粘度太低又容易引起分層現(xiàn)象。粘結(jié)劑粘度的主要受其分子量決定，分子量大的粘結(jié)劑粘度高、流動(dòng)性差，低分子量粘結(jié)劑相反。同時(shí)粘結(jié)劑的粘度要具有一定的耐熱穩(wěn)定性。
（2）粘結(jié)劑與粉體的物性關(guān)系，除與原料粉體良好的粘附作用外，粘結(jié)劑與原料粉體要有較小的濕潤(rùn)角，此外為讓粘結(jié)劑與粉體潤(rùn)濕充分可在混勻過(guò)程中適當(dāng)添加分散劑等輔料。
（3）粘結(jié)劑的組成。保持喂料的流動(dòng)性離不開(kāi)多元組分的粘結(jié)劑體系，在脫脂過(guò)程中低熔點(diǎn)組元留下的空洞有利于其他組分排出的同時(shí)還可保持坯體形狀，減少缺陷的形成。多組分粘結(jié)劑的體系內(nèi)各組元之間應(yīng)具有相容性且不發(fā)生反應(yīng)。
（4）良好的導(dǎo)熱性。為避免加熱過(guò)程中熱應(yīng)力集中引起的缺陷，粘結(jié)劑必須具有較低的熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱率，利于保持坯體的形狀。
依據(jù)粘結(jié)劑的組分和其特性可將粘結(jié)劑分為熱固性、熱塑性、水溶性、凝膠等粘結(jié)劑體系。
各粘結(jié)劑體系對(duì)比
熱固性聚合物粘結(jié)劑在加熱過(guò)程中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，冷卻后具有脆性且有一定硬度。優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)過(guò)程提供大量的碳及在脫脂過(guò)程中保持坯體形狀不變。其缺點(diǎn)主要是喂料不易流動(dòng)與沖模，使混料難以混合均勻，脫脂時(shí)也不易脫除。
熱塑性聚合物粘結(jié)劑可根據(jù)聚合物分子量的大小來(lái)調(diào)節(jié)，在融化時(shí)不會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。熱塑性聚合物主要包括：聚乙烯、聚丙烯、、聚苯乙烯、聚甲基丙酸甲酯、聚甲醛等。為了增加原料粉末的固含量，需要加入表面活性劑和潤(rùn)滑劑。
混料
混料目的是將粘結(jié)劑和陶瓷粉體進(jìn)行混合。過(guò)程中的物質(zhì)傳遞機(jī)理：層流、擴(kuò)散和分散機(jī)制。溫度、時(shí)間和混合速率主要影響混合技術(shù)的好壞�；旌线^(guò)程中提高剪切力可使分散速度加快，但當(dāng)溫度太低時(shí)，延長(zhǎng)混合時(shí)間也不能混勻。
注射成型
注射成型過(guò)程是將破碎后的混合料加入注射機(jī)料斗中，收集、加壓喂料，在腔體內(nèi)加熱融化后注射料注入模具中。突出特點(diǎn)是可加工復(fù)雜零部件、合格率較高、內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)較好。缺點(diǎn)是模具要求較高，模具費(fèi)用較高，工藝不合理會(huì)產(chǎn)生較多缺陷。
典型缺陷及形成原因
注射成型過(guò)程中的重要參數(shù)：溫度、速度、壓力，改變參數(shù)可控制產(chǎn)品質(zhì)量。注射速度過(guò)快時(shí)，喂料粘度較低，坯體內(nèi)部充氣產(chǎn)生孔洞或裂紋；注射速度慢、壓力低、溫度低時(shí)，喂料提前凝固導(dǎo)致充模不滿。
脫脂
脫脂過(guò)程就是用物理或化學(xué)方法將成型生坯中的有機(jī)物粘結(jié)劑脫除，它工藝用時(shí)較長(zhǎng)且極為關(guān)鍵。
常見(jiàn)脫脂工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較
粘結(jié)劑脫脂過(guò)程中分解揮發(fā)如果擴(kuò)散不夠快則容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，尤其是大尺寸的部件。熱脫脂過(guò)程脫脂時(shí)間長(zhǎng)短與粘結(jié)劑分子量的大小和所處氣氛有關(guān)，低分子量粘結(jié)劑分解時(shí)分子鏈不斷裂氣氛要求也�。桓叻肿恿空辰Y(jié)劑組元在氧化性氣氛下分子鏈易斷裂。溶劑脫脂相對(duì)熱脫脂可縮短脫脂時(shí)間，脫脂時(shí)可保持坯體形狀不變，但浸泡過(guò)程中坯體溶脹導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋且毒性較大。
燒結(jié)
脫脂后尺寸與生坯差異較小，都為多孔質(zhì)形體。高溫?zé)Y(jié)致密化的過(guò)程中，坯體晶粒長(zhǎng)大填充粘結(jié)劑留存的空隙。原料粉末粒徑越小燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力就越大燒結(jié)時(shí)間也相應(yīng)越短，燒結(jié)所需溫度也低。
幾種陶瓷燒結(jié)方法
盡管陶瓷注射成型技術(shù)（CIM）拓展陶瓷材料加工領(lǐng)域，但仍有許多問(wèn)題需要解決。如：原料需要特別加工，應(yīng)具有高堆積密度、近球形等特點(diǎn)，原料加工費(fèi)用高；粘結(jié)劑選取困難；保證樣品質(zhì)量前提下使脫脂時(shí)間變短，避免有害脫脂過(guò)程；制造大尺寸零件方面還不足；注射成型任一工藝單元不合理都會(huì)產(chǎn)生缺陷。
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(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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