陶瓷叠层制造 (LOM) 绿色坯体必须在受控气氛中进行热处理，以精确去除有机物，同时不损坏部件结构。此“脱脂”过程针对纸纤维和聚合物粘合剂等组分，将其加热至通常低于 600°C 的温度，为最终烧结做好准备。
核心要点：受控气氛炉对于保持绿色坯体的结构完整性至关重要。它可以通过氧化或热解安全去除有机物，为致密化创造必要的孔隙空间，同时防止与周围空气发生不必要的化学反应。
脱脂的机理
针对有机组分
通过 LOM 生产的“绿色坯体”是一种复合结构。它不仅包含您想要的陶瓷材料，还包含有机加工助剂。
炉子的主要作用是去除这些非陶瓷元素。具体来说，它必须烧掉成型过程中使用的纸纤维和聚合物粘合剂。
为烧结创造空间
去除这些有机物是最终硬化阶段的准备步骤。通过清除粘合剂和纤维，炉子在材料内部创造了微观空间。
这种多孔性对于后续的烧结和致密化步骤至关重要。如果这些有机物残留，它们会干扰陶瓷颗粒的结合，导致最终产品强度不足。
为何必须控制气氛
管理氧化和热解
您不能简单地在标准开放式烤箱中加热这些部件。去除过程通过特定的化学反应发生：氧化或热解。
受控气氛允许操作员精确控制这些反应。通过调节存在的气体，炉子确保有机物以可控速率分解，而不是混乱地燃烧。
防止不必要的反应
标准空气中的氧气和水蒸气是不可预测的。受控气氛炉可以阻挡这些变量。
通过引入特定气体，炉子可以保护绿色坯体免受与周围空气发生反应。这种保护可以防止表面缺陷，并确保材料成分保持纯净。
确保工艺均匀性
在处理复杂的 LOM 形状时，一致性至关重要。受控环境依赖于主动循环。
循环确保特定的气体气氛和热量与工件的整个表面保持均匀接触。这可以防止可能导致部件变形的“热点”或不均匀的化学反应。
理解风险和权衡
完整性的平衡
此过程中最关键的挑战是保持绿色坯体的完整性。
绿色坯体很脆弱。如果由于缺乏气氛控制而过快或不均匀地去除有机物，内部压力可能会损坏部件。
不一致性的代价
如果气氛未正确循环，工件的某些部分可能会保留粘合剂材料。
残留的粘合剂可能在较高温度的烧结阶段导致灾难性失效。受控炉通过确保工件的每一毫米都得到同等处理来最大限度地降低此风险。
为您的工艺做出正确的选择
成功的陶瓷 LOM 取决于您如何管理从“绿色”到“烧结”的过渡。
- 如果您的主要关注点是结构完整性：优先选择具有高质量循环的炉子，以确保粘合剂从零件中心到表面均匀去除。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：确保您的受控气氛能有效阻止环境水蒸气和氧气，以防止表面氧化或污染。
精确控制脱脂气氛是将脆弱的绿色坯体转化为致密、高性能陶瓷的唯一方法。
总结表：
| 工艺阶段 | 主要目标 | 关键机制 | 温度范围 |
|---|---|---|---|
| 脱脂 | 去除纸纤维和聚合物粘合剂 | 受控氧化/热解 | 低于 600°C |
| 气氛控制 | 保护材料纯度并防止变形 | 气体循环和阻挡周围空气 | 持续监控 |
| 烧结准备 | 为致密化创造孔隙空间 | 有机加工助剂的均匀去除 | 预烧结阶段 |
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参考文献
- Benjamin Dermeik, Nahum Travitzky. Laminated Object Manufacturing of Ceramic‐Based Materials. DOI: 10.1002/adem.202000256
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
