注射成型工艺起源于铸造技术，是湿法成型的一种，它以热塑性树脂或石蜡等为黏
结剂，与陶瓷粉料混合并加热制成浆料，然后这些浆料被压入一定形状的模具中，经冷
却得到具有固定形状的坯体。注射成型工艺的流程如图４２所示。
图４２ 注射成型工艺的流程图
注射成型在注射成型机上进行 （如图４３所示）。制备浆料是进行注射成型的第一
步，一般先将热塑性物质加热熔化，然后加入陶瓷粉料，一边加热，一边搅拌，制成均
匀稳定的浆料，以备成型之用。制成的浆料也可先冷却凝固成固态存放，在成型之前再
加热熔化。所用的陶瓷粉料在混料前要在烘箱内烘干，以除去粉料中的水分。这是因为
粉料内含水量大于１％时，水分会阻碍粉料与热塑性物质的完全浸润，使浆料浓度增
９４ 图４３ 注射成型工艺示意图
１—活塞；２—坯料；３—加热器；４—压力；５—注射浆料；６—喷嘴；
７—模具；８—成型体
大，不利于成型。另外，加热时水分还会在浆料中形成气泡，气泡的存在会影响成型后
坯体的质量。
注射成型工艺的特点要求所用浆料要具有很好的稳定性和可注性，冷却凝固成固态
时体积收缩率要小。所谓稳定性是指浆料在长时间加热而不搅拌的情况下，仍然保持均
匀不分层的性能；可注性是指浆料注满模腔并保持所要求形状的能力。浆料的可注性是
衡量浆料熟度和凝固速度的综合指标。一般说来，若粉料细度合适，粉料干燥，黏结剂
添加适量，则浆料的可注性好。浆料的可注性一般用特定温度和压力下浆料注入模腔的
高度来表示，而这个高度主要取决于浆料的浓度，浓度大则注入高度低，反之注入高度
则高。黏度过高或过低都不利于成型。
注射成型法可分为高压注射成型法和低压注射成型法两种。高压注射成型法的注射
成型温度为１００～３００℃，压力为１５００ｋＰａ～１００ＭＰａ，黏结剂主体为高分子材料。高压
注射成型法适用的陶瓷粉体为三氧化二铝、氧化铅、碳化硅、氮化硅、氮化铝、赛隆
（ｓｉａｌｏｎ）等结构用材料和氧化铁、铁电体、压电体、传感器等电子材料。常见的产品有
汽车发动机用的陶瓷涡轮转子 （丰田、日产采用）和副燃烧室腔口 （日立金属、理研制
造）、齿轮、螺母和螺帽、气焊喷枪嘴、陶瓷刀具、光纤的连接零件等。表４２为碳化
硅和氮化硅制品注射成型的工艺条件。
表４２ 碳化硅和氮化硅制品注射成型的工艺条件
制品类别 黏结剂 坯料配比／％ 成型、脱脂条件
碳化硅制品
碳化硅
可塑性聚苯乙烯
硬脂酸钠
４０＃ 油
钛酸盐
１００
１６５
３５
８３
０６
混合：１５０℃，１ｈ
射出温度：１５０～３２５℃
射出压力：７～７０ＭＰａ
脱脂条件：５０～８００℃，１～１０℃／ｈ
非氧化气氛
氮化硅制品
氮化硅
聚苯乙烯
聚丙烯
硅烷
钛酸二乙酯
硬脂酸
１００
１３８
７６
３６
１９
１９
加压混练：０２５ＭＰａ，１８０℃
射出温度：２４０℃
射出压力：１００ＭＰａ
脱脂条件：Ｎ２，常温～２００℃，３０℃／ｈ
２００～３５０℃，３５℃／ｈ
３５０℃下保持１０ｈ
第４章 塑化剂 ９５２０世纪８０年代末，以石蜡为黏结剂主体的低压注射成型技术 （Ｐｅｌｔｓｍａｎ方式）由
俄罗斯开发出来并在美国和日本达到实用化。它具有设备价格较低，成型温度低，成型
时间短，成型压力低 （３００～５００ｋＰａ），对模具和其他机械部件的摩擦损耗较小等特点。
低压注射成型法可以很高的尺寸精度进行各种复杂形状零件的成型，并且几乎适用于所
有的陶瓷粉体。
注射成型适合于形状复杂、精度要求高的中小型产品的成型 （可以针对目的零件制
成相对尺寸精度小于１％的成品），具有生产效率高、产量大、操作简便、工序较少、
适合于大批量和自动化生产的优点。但注射成型法因其需要采用大量的有机黏结剂而需
要较长的脱脂工艺过程，除此之外，还有成型模具设计难、制造成本高等问题。
注射成型中常用黏结剂如表４３所示。对黏结剂的基本要求是可使粉末流动并填充
模腔，即要求黏结剂能润湿粉末表面，以便有助于混合和成型。
表４３ 注射成型工艺常用黏结剂
热塑性聚合物类 蜡或挥发性的
有机聚合物 热固性树脂 水或醇的混合物 裂 残解 留后 物留 的下 混陶 合瓷 物
苯乙烯及其共聚物 石蜡 环氧树脂 纤维素醚 硅油
聚苯乙烯 微晶石蜡 苯酚树脂 琼脂 聚碳硅烷
聚丙烯 地蜡 硅烷交联苯乙烯 二甲基二丙醇 聚苯倍半硅氧烷
聚乙烯乙酸乙烯酯 巴西棕榈蜡 酚醛树脂
聚甲醛共聚物 聚丙烯蜡
聚酰胺 萘和樟脑
表４４列出了理想的注射成型黏结剂的各种属性，即流动特性、与粉末的相互作
用、脱脂特性以及工业生产要求 （制造工艺性）。广泛使用改善润湿性的各种化学物质、
各种结构的界面偶联剂 （包括金属有机化合物），在注射成型中很有效。典型的黏结剂
配方如表４５所示。
表４４ 理想的注射成型黏结剂的属性
流动特性 制造工艺性
成型温度下黏度低于１０Ｐａ·ｓ 价格低、易获取
成型过程中黏度随温度变化小 安全、无环境污染
冷却后坚固且稳定 贮藏寿命长、不吸潮且无挥发组分
分子小可填充颗粒间隙 循环加热不变质（可重复使用）
与粉末的相互作用 润滑性好
接触角小且与粉末黏附良好 强度高、硬度高
对颗粒具有毛细吸力 热传导性高
与粉末不发生化学反应 热膨胀系数低
脱脂特性 可溶于普通溶剂
特性不同的多组分 链长度短、无方向性
分解产物无腐蚀性、无毒
灰分量低、金属含量低
分解温度高于混合和成型温度
９６ 表４５ 典型的黏结剂配方
编 号 配 方 组 分
１ 石蜡７０％，微晶蜡２０％，甲基乙基酮１０％
２ 聚丙烯６７％，微晶蜡２２％，硬脂酸１１％
３ 石蜡３３％，聚乙烯３３％，蜂蜡３３％，硬脂酸１％
４ 石蜡６９％，聚乙烯２０％，棕榈蜡１０％，硬脂酸１％
５ 聚苯乙烯４５％，植物油４５％，聚乙烯５％，硬脂酸５％
６ 环氧树脂６５％，石蜡２５％，丁基硬脂酸酯１０％
７ 聚丙烯２５％，花生油７５％
８ 棕榈蜡５０％，聚乙烯５０％
９ 聚乙烯３５％，石蜡５５％，硬脂酸１０％
１０ 聚苯乙烯５８％，矿物油３０％，植物油１２％
１１ 苯胺９８％，石蜡２％
１２ 水５６％，甲基纤维素２５％，甘油１３％，硼酸６％
１３ 聚苯乙烯７２％，聚丙烯１５％，聚乙烯１０％，硬脂酸３％
１４ 水９３％，琼脂４％，甘油３％
