射出成形陶瓷結構在截面急縮處的收縮差異分析

Abstract

陶瓷材料在功能元件上的應用正朝向積體化和微小化發展，典型的例子如基板上微細圓柱陣列結構的成形。然而，此等微細結構在製作過程中常容易在截面交接處出現裂痕甚至於潰斷，其原因可能與成形收縮差異有關。本研究利用截面急縮流路成形實驗，探討截面急縮比、成形速度、成形壓力、粉末體積比、模溫及料溫等成形參數對於陶瓷結構在截面急縮處收縮分佈的影響。方法上，藉由CCD顯微鏡量測收縮量以計算收縮比率並觀察成形至燒結過程中的缺陷形成。此外，我們亦從理論推導來建立起截面急縮流路成形中剪應變率與截面急縮比的關係。 實驗結果顯示，截面急縮處的收縮差異主要會隨著截面急縮比的增加而明顯的增大，而成形時射速的增加有助於減小此一差異。另一方面，在脫脂過程中溶劑與結合劑間的膨潤效應將使得試片尺寸略增，並容易造成裂痕的出現及擴散。最後，截面急縮處的收縮差異在燒結之後會增大為成形收縮差異的1~1.5倍。