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第5期 褚克等：注射成形制备SiCp/l复合材料电子封装盒体的预成形坯 .471. 热分析仪对喂料进行热失重分析TGA和差热扫描 过线性拟合，可以得到喂料在不同温度下的n值： 量热分析DSC,用S一250MK3型扫描电镜观察粉 n(170℃)=0.615，n(180℃)=0.624，n(190℃)= 末、SC注射坯及预成形坯的形貌，用液态静力学称 0.608.n值在不同温度下变化不大，表明喂料在较 量法测定SC预成形坯的孔隙率， 宽的温度范围内随剪切速率的变化均较为缓慢，喂 2结果分析讨论 料的流变稳定性较好，这种流变稳定性对注射成形 十分有利，可以很好地防止注射成形时由于剪切速 2.1喂料的流变性能 率的波动而引起注射坯质量恶化， 在注射工艺过程中，评价喂料流变性能的主要 从图3可以看出温度对流动性的影响很明显， 指标是喂料的黏度及剪切速率和温度对黏度的敏感 温度升高，黏度值迅速下降，流动性能变好，喂料黏 性，图2和图3分别给出了在不同剪切速率和不同 度与温度的关系]为： 温度下，喂料黏度的变化规律. T)=Toexp(E/RT). 2400 其中，是参考黏度，E是粘流活化能，R是气体常 2000 数，T是温度 --170℃ 1600 -180℃ E值表征了温度对喂料黏度的影响，E小则喂 -4-190℃ 1200 料黏度对温度变化的敏感性小，对注射成形有利， 在剪切速率分别是27,193，和978s一1的条件下，作 800 ln-1/T的关系图（图3），可求得各喂料的粘流活 400 化能为E(27s1)=30.43 kJ-mol1,E(193s1)= 0 2004006008001000 剪切速率/s~ 32.43 kJ-mol1,E(978s-1)=31.93 kJ.mol1.可 见该喂料在不同剪切速率下的粘流活化能都较低， 图2喂料黏度与剪切速率的关系 表明各组喂料黏度对温度的变化的敏感性较小，具 Fig-2 Correlation of feedstock viscosity with shear rate 有相当优良的流变热稳定性，注射时温度的波动对 注射成形坯的质量不会产生大的影响 5.4 ·27s1 193s1 2.2注射参数的选择10] 5.2 4978s-1 5.0 在诸多的注射参数中，注射压力、注射温度和模 4.8 具温度是消除注射缺陷的关键 4.6 表1为注射压力在110MPa,模具温度在40℃ 4.4 左右，注射温度在150~190℃范围内波动时，注射 4.2 坯的成形状况.从表1中可以看到：从160~170℃ 4.0 2.162.182.292.222.24 2.26 都出现欠注的情况，直至180℃才注满模腔得到较 T-/103K1 为完整的SiC注射坯体；但当注射温度升至185℃ 图3喂料黏度与温度的关系 时，虽然能成功注出完整的坯体，但冷却下来后坯 Fig.3 Correlation of feedstock viscosity with temperature 体有少量的收缩和凹陷；到了190℃以后，试样收 缩较大且有少量的飞边产生，这种缺陷随着注射温 从图2可以看到：在较低的剪切速率下，SiC喂 度的升高还会加剧， 料的黏度很高，随着剪切速率的增大，喂料的黏度降 低，呈现出典型的假塑性流体特征可]. 表1注射温度对缺陷的影响 对于假塑性流体，有[6] Table 1 Influence of injection temperature on defects =kY(n-1) 注射温度/℃ 成形状况 其中，Y为剪切速率，k为常数，n为粘性流动指数 150~165 坯体不完整，喂料没有充满模腔 ”为流体的黏度，n值的大小说明了流体对剪切速 170 坯体表面不平整，有褶皱 率影响的敏感程度，对复杂精密零件的注射成形尤 175 喂料填满模腔，但坯体有少量孔洞 其重要.对于注射喂料，一般要求值较低，黏度随 180 喂料填满模腔，坯体完整无缺 剪切速率的增加而下降的速度越快，越有利于复杂 185 喂料填满模腔，坯体有少量收缩 形状的注射产品的成形.作lgT1gY的关系图，经 190 坯体收缩较大且有少量飞边热分析仪对喂料进行热失重分析 TGA 和差热扫描 量热分析 DSC用 S－250MK3型扫描电镜观察粉 末、SiC 注射坯及预成形坯的形貌用液态静力学称 量法测定 SiC 预成形坯的孔隙率． 2 结果分析讨论 2∙1 喂料的流变性能 在注射工艺过程中评价喂料流变性能的主要 指标是喂料的黏度及剪切速率和温度对黏度的敏感 性．图2和图3分别给出了在不同剪切速率和不同 温度下喂料黏度的变化规律． 图2 喂料黏度与剪切速率的关系 Fig．2 Correlation of feedstock viscosity with shear rate 图3 喂料黏度与温度的关系 Fig．3 Correlation of feedstock viscosity with temperature 从图2可以看到：在较低的剪切速率下SiC 喂 料的黏度很高随着剪切速率的增大喂料的黏度降 低呈现出典型的假塑性流体特征［5］． 对于假塑性流体有［6－7］ η＝kγ（ n－1） 其中γ为剪切速率k 为常数n 为粘性流动指数 η为流体的黏度．n 值的大小说明了流体对剪切速 率影响的敏感程度对复杂精密零件的注射成形尤 其重要．对于注射喂料一般要求 n 值较低黏度随 剪切速率的增加而下降的速度越快越有利于复杂 形状的注射产品的成形．作 lgη－lgγ的关系图经 过线性拟合可以得到喂料在不同温度下的 n 值： n（170℃）＝0∙615n（180℃）＝0∙624n（190℃）＝ 0∙608．n 值在不同温度下变化不大表明喂料在较 宽的温度范围内随剪切速率的变化均较为缓慢喂 料的流变稳定性较好这种流变稳定性对注射成形 十分有利可以很好地防止注射成形时由于剪切速 率的波动而引起注射坯质量恶化． 从图3可以看出温度对流动性的影响很明显． 温度升高黏度值迅速下降流动性能变好．喂料黏 度与温度的关系［7－8］为： η（ T）＝η0exp（ E／RT）． 其中η0 是参考黏度E 是粘流活化能R 是气体常 数T 是温度． E 值表征了温度对喂料黏度的影响E 小则喂 料黏度对温度变化的敏感性小对注射成形有利． 在剪切速率分别是27193和978s －1的条件下作 lnη－1／T 的关系图（图3）可求得各喂料的粘流活 化能为 E（27s －1）＝30∙43kJ·mol －1E（193s －1）＝ 32∙43kJ·mol －1E（978s －1）＝31∙93kJ·mol －1．可 见该喂料在不同剪切速率下的粘流活化能都较低 表明各组喂料黏度对温度的变化的敏感性较小具 有相当优良的流变热稳定性注射时温度的波动对 注射成形坯的质量不会产生大的影响． 2∙2 注射参数的选择［10］ 在诸多的注射参数中注射压力、注射温度和模 具温度是消除注射缺陷的关键． 表1为注射压力在110MPa模具温度在40℃ 左右注射温度在150～190℃范围内波动时注射 坯的成形状况．从表1中可以看到：从160～170℃ 都出现欠注的情况直至180℃才注满模腔得到较 为完整的 SiC 注射坯体；但当注射温度升至185℃ 时虽然能成功注出完整的坯体但冷却下来后坯 体有少量的收缩和凹陷；到了190℃以后试样收 缩较大且有少量的飞边产生这种缺陷随着注射温 度的升高还会加剧． 表1 注射温度对缺陷的影响 Table1 Influence of injection temperature on defects 注射温度／℃ 成形状况 150～165 坯体不完整喂料没有充满模腔 170 坯体表面不平整有褶皱 175 喂料填满模腔但坯体有少量孔洞 180 喂料填满模腔坯体完整无缺 185 喂料填满模腔坯体有少量收缩 190 坯体收缩较大且有少量飞边 第5期 褚 克等： 注射成形制备 SiCp／Al 复合材料电子封装盒体的预成形坯 ·471·