热脱脂是发展较早且应用最广泛的脱脂工艺。其原理是通过加热方法把坯体中的有机粘结剂熔融、挥发和裂解来脱除。

热脱脂过程

注射成型热脱脂是一个非稳态传热和传质过程，可以根据坯体结构的变化和坯体失重情况（见上图）把热脱脂分成3个阶段：

1、初期，坯体仍被有机粘结剂充满，此时坯体内还没有形成气孔和通道，挥发的小分子会因无法排出而在坯体内产生较高气压，使坯体产生鼓泡。但坯体的表面的粘结剂逐渐挥发；

2、中期，脱脂过程由表面逐渐向坯体内部推进，并且形成贯通的气孔；3、后期，有贯通气孔结构的坯体继续在高温下排除剩下的粘结剂，最后形成由陶瓷颗粒弱结合的坯体。

 

热脱脂机理

根据粘结剂的传输方式，热脱脂机理可以分为扩散控制和渗透控制两种方式。为简化研究，假设粘结剂为单质,且粘结剂气体垂直于外界气氛方向向坯外运动，当气体分子的平均自由程远大于气体通道半径时,则粘结剂分解气体分子的传输速度取决于其与孔壁间的碰撞频率,这是扩散控制方式起作用的情况,扩散方式的表达如下：

t=H^2 (MkT)^2/[2D(P-P0) E^2 U] （1）

 

热脱脂的另一种可能情况是渗透控制方式,这时粘结剂分解气体分子的传输速度取决于其分子间的碰撞频率.在这种情况下,粘结剂气体的粘度是一个重要参数，表达式如下：

t=22.5H^2 (1-E)^2 PG/[E^2 D^2 F(P^2-〖P0〗^2 )]（2）

式中:

H为试样厚度；

M为粘结剂分解气体的分子量；

k 为玻耳兹曼常数；

T 为脱脂温度；

D为粉末颗粒直径；

P为粘结剂一外部气氛界面处的压力；

P0为外部气氛压力；

E为孔隙率；

U 为固态粘结剂的摩尔分子体积；

G 为粘结剂分解气体的粘度；

F 为在压力P 的情况下,粘结剂固/气体积比