نه فرآیند قالب گیری دقیق سرامیک زیرکونیا

نه فرآیند قالب گیری دقیق سرامیک زیرکونیا
فرآیند قالب گیری نقش پیوند دهنده ای در کل فرآیند آماده سازی مواد سرامیکی دارد و کلید اطمینان از قابلیت اطمینان عملکرد و تکرار تولید مواد و اجزای سرامیکی است.
با توسعه جامعه ، روش سنتی دست زدن به دست ، روش شکل گیری چرخ ، روش گروش و غیره سرامیک های سنتی دیگر نمی توانند نیازهای جامعه مدرن برای تولید و پالایش را برآورده کنند ، بنابراین یک فرآیند جدید قالب بندی متولد شد. مواد سرامیکی ریز ZRO2 به طور گسترده در 9 نوع فرآیند قالب بندی (2 نوع روش خشک و 7 نوع روش مرطوب) مورد استفاده قرار می گیرند:

1. قالب خشک

1.1 فشار خشک

فشار خشک از فشار برای فشار دادن پودر سرامیک به شکل خاصی از بدن استفاده می کند. جوهر آن این است که تحت عمل نیروی خارجی ، ذرات پودر در قالب به یکدیگر نزدیک می شوند و برای حفظ شکل خاصی کاملاً با اصطکاک داخلی ترکیب می شوند. نقص اصلی در بدن های سبز خشک ، پراکندگی است که به دلیل اصطکاک داخلی بین پودرها و اصطکاک بین پودرها و دیواره قالب است و در نتیجه باعث از بین رفتن فشار در بدن می شود.

مزایای فشار خشک این است که اندازه بدن سبز دقیق است ، عمل ساده است و تحقق عملکرد مکانیزه راحت است. محتوای رطوبت و چسب در فشار خشک سبز کمتر است و خشک شدن و انقباض شلیک اندک است. این ماده عمدتاً برای تشکیل محصولاتی با اشکال ساده استفاده می شود و نسبت ابعاد اندک است. افزایش هزینه تولید ناشی از پوشیدن قالب ، ضرر فشار خشک است.

1.2 فشار ایزوستاتیک

فشار ایزوستاتیک یک روش شکل گیری ویژه است که بر اساس فشار خشک سنتی ساخته شده است. از فشار انتقال سیال برای اعمال فشار به طور مساوی روی پودر داخل قالب الاستیک از همه جهات استفاده می کند. با توجه به قوام فشار داخلی سیال ، پودر از همه جهات فشار یکسانی دارد ، بنابراین می توان از تفاوت در چگالی بدن سبز جلوگیری کرد.

فشار ایزوستاتیک به فشار ایزوستاتیک کیسه مرطوب و فشار ایزوستاتیک کیسه خشک تقسیم می شود. فشار دادن ایزوستاتیک کیسه مرطوب می تواند محصولاتی را با اشکال پیچیده تشکیل دهد ، اما فقط می تواند به طور متناوب کار کند. فشار دادن ایزوستاتیک کیسه خشک می تواند عملکرد مداوم خودکار را تحقق بخشد ، اما فقط می تواند محصولاتی را با اشکال ساده مانند مربع ، دور و مقطع توبولار تشکیل دهد. فشار ایزوستاتیک می تواند یک بدن سبز یکنواخت و متراکم را بدست آورد ، با انقباض شلیک کوچک و انقباض یکنواخت در همه جهات ، اما تجهیزات پیچیده و گران است و راندمان تولید زیاد نیست و فقط برای تولید مواد با نیازهای خاص مناسب است.

2. شکل گیری مرطوب

2.1 گروت
فرآیند قالب گیری گروت مشابه به ریخته گری نوار است ، تفاوت این است که فرآیند قالب گیری شامل فرآیند کم آبی بدن و فرآیند انعقاد شیمیایی است. کم آبی بدن از طریق عمل مویرگی قالب گچ متخلخل ، آب موجود در دوغاب را از بین می برد. Ca2+ تولید شده با انحلال سطح CASO4 باعث افزایش استحکام یونی دوغاب و در نتیجه لخته شدن دوغاب می شود.
تحت عمل کم آبی بدن و انعقاد شیمیایی ، ذرات پودر سرامیک بر روی دیواره قالب گچ قرار می گیرند. گروت برای تهیه قطعات سرامیکی در مقیاس بزرگ با اشکال پیچیده مناسب است ، اما کیفیت بدن سبز از جمله شکل ، چگالی ، قدرت و غیره ضعیف است ، شدت نیروی کار کارگران زیاد است و برای عملیات خودکار مناسب نیست.

2.2 ریخته گری داغ
ریخته گری داغ برای مخلوط کردن پودر سرامیک با اتصال دهنده (پارافین) در دمای نسبتاً بالا (100 ~ 60 ℃) برای به دست آوردن دوغاب برای ریخته گری داغ. دوغاب تحت عمل هوای فشرده به قالب فلزی تزریق می شود و فشار حفظ می شود. خنک کننده ، خنثی کردن برای به دست آوردن یک موم موم ، موم خالی تحت محافظت از یک پودر بی اثر برای به دست آوردن بدنه سبز ، و بدن سبز در دمای بالا پخت و پز می شود تا چینی شود.

بدن سبز تشکیل شده توسط ریخته گری داغ دارای ابعاد دقیق ، ساختار داخلی یکنواخت ، سایش قالب کمتر و راندمان تولید بالا است و برای مواد اولیه مختلف مناسب است. دمای دوغاب موم و قالب نیاز به کنترل دقیق دارد ، در غیر این صورت باعث تزریق یا تغییر شکل می شود ، بنابراین برای تولید قطعات بزرگ مناسب نیست و روند شلیک دو مرحله ای پیچیده و مصرف انرژی زیاد است.

2.3 ریخته گری نوار
ریخته گری نوار این است که به طور کامل پودر سرامیک را با مقدار زیادی از اتصال دهنده های آلی ، پلاستیک سازها ، پراکندگی ها و غیره مخلوط کنید تا یک دوغاب چسبناک قابل جریان را بدست آورید ، دوغاب را به قیف دستگاه ریخته گری اضافه کنید و از یک اسکرابر برای کنترل ضخامت استفاده کنید. از طریق نازل تغذیه به کمربند نقاله جریان می یابد و فیلم خالی پس از خشک شدن به دست می آید.

این فرآیند برای تهیه مواد فیلم مناسب است. برای به دست آوردن انعطاف پذیری بهتر ، مقدار زیادی ماده آلی اضافه می شود ، و پارامترهای فرآیند لازم است که به شدت کنترل شوند ، در غیر این صورت به راحتی باعث ایجاد نقصی مانند لایه برداری ، رگه ها ، قدرت کم فیلم یا لایه برداری دشوار می شود. ماده آلی مورد استفاده سمی است و باعث آلودگی محیطی خواهد شد و از یک سیستم غیر سمی یا کمتر سمی باید تا حد امکان برای کاهش آلودگی محیطی استفاده شود.

2.4 قالب تزریق ژل
فناوری قالب گیری تزریق ژل یک فرآیند نمونه سازی سریع سریع کلوئیدی است که ابتدا توسط محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج در اوایل دهه 1990 اختراع شده است. در هسته آن استفاده از راه حل های مونومر آلی است که به ژل های پلیمری با قدرت بالا و مرتبط با آن پلیمر می شوند.

دوغاب پودر سرامیکی حل شده در محلول مونومرهای آلی در قالب ریخته می شود و مخلوط مونومر برای تشکیل یک قسمت ژل پلیمریز می شود. از آنجایی که پلیمر ولایت جانبی مرتبط با آن فقط 10 ٪ -20 ٪ (کسر جرم) را شامل می شود ، به راحتی می توان حلال را از قسمت ژل با یک مرحله خشک کردن خارج کرد. در عین حال ، به دلیل اتصال جانبی پلیمرها ، پلیمرها نمی توانند در طی فرآیند خشک کردن با حلال مهاجرت کنند.

از این روش می توان برای ساخت قطعات سرامیکی تک فاز و کامپوزیت استفاده کرد ، که می تواند قطعات سرامیکی به اندازه شبه شکل شکل و شبه ای را تشکیل دهد و استحکام سبز آن به اندازه 20-30mpa یا بیشتر است که می توان آن را مجدداً مورد استفاده قرار داد. مشکل اصلی این روش این است که میزان انقباض بدن جنین در طی فرآیند تراکم ، که به راحتی منجر به تغییر شکل بدن جنین می شود ، نسبتاً زیاد است. برخی از مونومرهای ارگانیک دارای مهار اکسیژن هستند که باعث می شود سطح پوست پوست شود و از بین برود. با توجه به فرآیند پلیمریزاسیون مونومر آلی ناشی از دما ، باعث تراشیدن دما منجر به وجود استرس داخلی می شود و این باعث شکسته شدن خالی ها و غیره می شود.

2.5 قالب تزریق جامد مستقیم
قالب تزریق استحکام مستقیم یک فناوری قالب گیری است که توسط ETH Zurich ساخته شده است: آب حلال ، پودر سرامیکی و مواد افزودنی آلی کاملاً مخلوط شده اند تا از نظر الکترواستاتیک پایدار ، کم ویسکوزیته ، دوغاب و سیمای بالا ، که می تواند با اضافه کردن pH یا مواد شیمیایی دوغاب که باعث افزایش غلظت الکترولیت می شوند ، تغییر دهند ، سپس این Slurry در قالب غیر ماسه ای قرار می گیرد.

پیشرفت واکنشهای شیمیایی را در طی فرایند کنترل کنید. واکنش قبل از تزریق به آرامی انجام می شود ، ویسکوزیته دوغاب کم نگه می دارد و واکنش پس از قالب تزریق تسریع می شود ، دوغاب جامد می شود و دوغاب سیال به بدن جامد تبدیل می شود. بدن سبز به دست آمده از ویژگی های مکانیکی خوبی برخوردار است و قدرت می تواند به 5kpa برسد. بدن سبز از بین می رود ، خشک می شود و از آن استفاده می شود تا بخشی از سرامیک از شکل مورد نظر را تشکیل دهد.

مزایای آن این است که به مقدار کمی از مواد افزودنی ارگانیک (کمتر از 1 ٪) احتیاج ندارد ، بدن سبز نیازی به تخریب ندارد ، چگالی بدن سبز یکنواخت است ، چگالی نسبی زیاد است (55 ~ 70 ٪) ، و می تواند قطعات سرامیکی با اندازه بزرگ و پیچیده را تشکیل دهد. نقطه ضعف آن این است که مواد افزودنی گران هستند و به طور کلی گاز در طول واکنش آزاد می شود.

2.6 قالب تزریق
از قالب تزریق مدتهاست در قالب بندی محصولات پلاستیکی و قالب گیری قالب های فلزی استفاده شده است. این فرآیند با استفاده از پخت درجه حرارت پایین آلی ترموپلاستیک یا پخت درجه حرارت بالا از ارگانیک های ترمووزاسیون. پودر و حامل آلی در تجهیزات اختلاط ویژه مخلوط شده و سپس تحت فشار زیاد به قالب تزریق می شوند (ده ها تا صدها MPa). با توجه به فشار بزرگ قالب ریزی ، خالی های به دست آمده دارای ابعاد دقیق ، صافی بالا و ساختار جمع و جور هستند. استفاده از تجهیزات ویژه قالب گیری ، راندمان تولید را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 ، فرآیند قالب گیری تزریق برای قالب بندی قطعات سرامیکی اعمال شد. این فرآیند با افزودن مقدار زیادی ماده آلی ، که یک فرآیند رایج در قالب پلاستیک سرامیکی است ، قالب پلاستیکی مواد بی ثمر را تحقق می بخشد. در فن آوری قالب گیری تزریق ، علاوه بر استفاده از ارگانیک های ترموپلاستیک (مانند پلی اتیلن ، پلی استایرن) ، ارگانیک های ترموزاسیون (مانند رزین اپوکسی ، رزین فنولیک) یا پلیمرهای محلول در آب به عنوان اتصال دهنده اصلی ، لازم است که مقادیر خاصی از کمک های فرآیند مانند پلاستیکی ها را اضافه کنید ، فلورییزرها ، فلوریسها و مواد مخدر را برای بهبود مواد مخدر آشکار می کنند.

فرآیند قالب گیری تزریق مزایای درجه بالایی اتوماسیون و اندازه دقیق قالب را خالی دارد. با این حال ، میزان ارگانیک در بدن سبز قسمتهای سرامیکی تزریق شده به اندازه 50 ولت ٪ است. برای از بین بردن این مواد ارگانیک در فرآیند پخت بعدی ، مدت زمان طولانی ، حتی به ده ها روز طول می کشد ، و به راحتی می توان نقص با کیفیت را ایجاد کرد.

2.7 قالب تزریق کلوئیدی
به منظور حل مشکلات مقدار زیادی از مواد ارگانیک اضافه شده و دشواری در از بین بردن مشکلات در فرآیند قالب سازی تزریق سنتی ، دانشگاه Tsinghua خلاقانه یک فرآیند جدید برای قالب تزریق کلوئیدی سرامیک را پیشنهاد کرد و به طور مستقل یک نمونه اولیه تزریق کلوئیدی را ایجاد کرد تا تزریق بی نظیر و بی نظیر تلقیح سرامیک را تحقق بخشد. تشکیل

ایده اصلی ترکیب قالب گیری کلوئیدی با قالب تزریق ، با استفاده از تجهیزات تزریق اختصاصی و فناوری پخت و پز جدید است که توسط فرآیند قالب گیری جامد سازی در محل کلوئیدی ارائه شده است. این فرآیند جدید از کمتر از 4wt ٪ مواد آلی استفاده می کند. مقدار کمی از مونومرهای آلی یا ترکیبات آلی موجود در سیستم تعلیق مبتنی بر آب برای القاء سریع پلیمریزاسیون مونومرهای آلی پس از تزریق در قالب برای تشکیل اسکلت شبکه ارگانیک استفاده می شود ، که به طور مساوی پودر سرامیک را می پیچد. در میان آنها ، نه تنها زمان دفع کردن بسیار کوتاه می شود ، بلکه احتمال ترک خوردگی دفع نیز کاهش می یابد.

تفاوت زیادی بین قالب تزریق سرامیک و قالب کلوئیدی وجود دارد. تفاوت اصلی این است که اولی متعلق به دسته قالب های پلاستیکی است و دومی متعلق به قالب دوغاب است ، یعنی دوغاب هیچ انعطاف پذیری ندارد و یک ماده بی ثمر است. از آنجا که این دوغاب هیچ انعطاف پذیری در قالب کلوئیدی ندارد ، ایده سنتی قالب تزریق سرامیکی قابل اتخاذ نیست. اگر قالب کلوئیدی با قالب تزریق ترکیب شود ، قالب تزریق کلوئیدی مواد سرامیکی با استفاده از تجهیزات تزریق اختصاصی و فناوری پخت و پز جدید ارائه شده توسط فرآیند قالب گیری در محل کلوئیدی انجام می شود.

فرآیند جدید قالب تزریق کلوئیدی سرامیک با قالب کلی کلوئیدی و قالب تزریق سنتی متفاوت است. مزیت درجه بالایی از اتوماسیون قالب گیری ، تعالی کیفی فرآیند قالب گیری کلوئیدی است که به امید صنعتی شدن سرامیک های پیشرفته تبدیل می شود.