陶瓷粉末注射成型（CIM）及其适用领域_粉体资讯

陶瓷粉末注射成型（CIM）及其适用领域

2021年01月27日发布分类：粉体加工技术点击量：3521

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相比于普通日用、建筑卫生陶瓷材料，特种陶瓷材料具有特别的“高强度、高硬度、特别高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性（对于结构陶瓷而言）”，或具有光、电、磁、超导、生物、化学等特性，且各特性之间具有相互转化功能（对于功能陶瓷而言）”。想要让特种陶瓷显现出“特性”，并应用于特别要求的领域，除了要需要采用采用精挑细选的原料，还需要特别的成型工艺手段。

特种陶瓷

图1：特种陶瓷材料，特别的性能，特别的工艺

例如对于超薄片陶瓷材料而言，我们往往需要采用流延成型、挤压成型或轧膜成型来实现；对于不那么薄的薄片，我们需要可以也可以采用干压成型来完成目的；对于形状复制的三维异性材料而言，注射成型及3D打印等方式则是一个很好的选择；对于尺寸稍大要求较高的特种陶瓷材料我们还可以采用冷等静压、甚至热等静压来实现我们的目的.....除了成型有多种工艺路线，烧结过程也有许多，有带压的无压的，有氧化气氛的也有还原气氛烧结、还有牛掰的等离子烧结等等....

CIM的特征及工艺路线

在传统的机械加工技术中，对于复杂的零件，先成型出来，再雕刻雕刻，但这对于具有硬脆特性的陶瓷材料而言，显然不太合理，经过大尺度的“粗暴”机加工后，难保陶瓷材料会留下微裂纹，影响后续的产品稳定性。而采用陶瓷粉末注射成型技术（Ceramic Injection Moulding，简称CIM），可大批量的生产小型的、精密、三维形状复杂的特种陶瓷制件，且尺寸精度高，机加工量少，表面光洁，制备成本成本低，因而成为当今国际上发展最快、应用最广的陶瓷零部件精密制造技术。

氧化锆陶瓷

图2：经典CIM件：半导体封装小能手氧化锆陶瓷劈刀

理论上，任何的陶瓷粉末可以适用于陶瓷注射成型工艺

陶瓷注射成型技术，是类似于20世纪70年代发展起来的金属注射成型（MIM）技术，它们均是粉末注射成型（PIM）技术的主要分支，均是在聚合物注射成型技术比较成熟的基础上发展而来的。如下是他的工艺流程。

CIM工艺

图3：CIM工艺过程

流程简述：CIM的第一步始于将非常细的陶瓷粉与聚合物粘合剂混合成原料。在模制过程中，原料会塑化并在高压下注入模腔。成型后，产品处于未加工阶段，根据实际需求进行机加工，例如去除注射点并添加成型时无法实现的其他功能或简化成型过程。下一步是在熔炉中热或化学去除粘合剂，即所谓的脱脂工艺。脱脂后进行烧结。在此步骤中，陶瓷颗粒融合在一起并成为致密的特种陶瓷陶瓷组件。在此最后阶段，已实现了出色的陶瓷性能。随后根据产品指标要求，进行其他表面处理，例如抛光，喷砂和激光加工，以完全定制零件/产品。

从上面的流程简述我们可以看到，CIM的流程其实挺繁琐的，但它的优势在于它能够一步一步地生产出形状复杂的零件，从而获取近净成形零部件。对于制取净成形零部件，陶瓷3D打印技术或许有绝对的话语权，但速度上，批量化生产上，它远远不能靠近陶瓷注射成型技术。

CIM陶瓷的应用领域

陶瓷注射成型使得制造复杂的几何形状在商业上可行，例如垂直孔，精密螺纹等陶瓷零件，这些特征以前使用其他传统生产技术太困难或昂贵。通过CIM技术，具有耐磨性和耐腐蚀性，优异的硬度，较高的机械强度和热稳定性的陶瓷材料为产品选材提供了更多丰富的想象。目前采用CIM技术制备出来的特种陶瓷产品可用于例如医疗设备，牙齿矫正，汽车，航空发动机，手表，真空应用，消费类产品以及更多应用可能性。