Девет прецизни процеса на формоване на цирконийната керамика

Девет прецизни процеса на формоване на цирконийната керамика
Процесът на формоване играе обвързваща роля в целия процес на подготовка на керамичните материали и е ключът за осигуряване на надеждността на производителността и повторяемостта на производството на керамични материали и компоненти.
С развитието на обществото традиционният метод на ръчно оздравяване, метод за формиране на колела, метод на фугиране и др. На традиционната керамика вече не може да отговори на нуждите на съвременното общество за производство и усъвършенстване, така че се роди нов процес на формоване. Zro2 Фините керамични материали се използват широко в следните 9 вида процеси на формоване (2 вида сухи методи и 7 вида мокри методи):

1. Сухо формоване

1.1 Сухо натискане

Сухото натискане използва налягане за натискане на керамичен прах в определена форма на тялото. Същността му е, че при действието на външната сила праховите частици се приближават една към друга във формата и са здраво комбинирани от вътрешно триене, за да поддържат определена форма. Основният дефект в зелените тела със сухо пресоване е спалацията, което се дължи на вътрешното триене между праховете и триенето между праховете и стената на плесен, което води до загуба на налягане вътре в тялото.

Предимствата на сухото натискане са, че размерът на зеленото тяло е точен, операцията е проста и е удобно да се реализира механизирана работа; Съдържанието на влагата и свързващото вещество при зеленото сухо пресоване е по -малко, а свиването на сушене и изстрелване е малко. Използва се главно за образуване на продукти с прости форми, а съотношението на страните е малко. Повишената производствена цена, причинена от износване на плесени, е недостатъкът на сухото пресоване.

1.2 Изостатично натискане

Изостатичното натискане е специален метод за формиране, разработен въз основа на традиционното сухо пресоване. Той използва налягането на предаването на течности, за да прилага равномерно налягане върху праха вътре в еластичната форма от всички посоки. Поради консистенцията на вътрешното налягане на течността, прахът носи същото налягане във всички посоки, така че разликата в плътността на зеленото тяло може да се избегне.

Изостатичното натискане е разделено на мокра торбичка Изостатично пресоване и суха торбичка Изостатично пресоване. Изостатичното пресоване на мокра торба може да образува продукти със сложни форми, но тя може да работи само периодично. Изостатичното натискане на сухата торба може да реализира автоматична непрекъсната работа, но може да образува продукти само с прости форми като квадратни, кръгли и тръбни напречни сечения. Изостатичното натискане може да получи равномерно и гъсто зелено тяло, с малко свиване на стрелба и равномерно свиване във всички посоки, но оборудването е сложно и скъпо, а ефективността на производството не е висока и е подходящо само за производството на материали със специални изисквания.

2. Мокро формиране

2.1 фугиране
Процесът на формоване на фугиране е подобен на леенето на лента, разликата е, че процесът на формоване включва физически процес на дехидратация и процес на химическа коагулация. Физическата дехидратация премахва водата в суспензията през капилярното действие на порестата гипсова форма. CA2+, генериран от разтварянето на повърхностния Caso4, увеличава йонната сила на суспензията, което води до флокулация на суспензията.
При действието на физическата дехидратация и химическата коагулация на керамичните прахови частици се отлагат върху стената на гипсата. Грутиращата фугиране е подходяща за приготвяне на мащабни керамични части със сложни форми, но качеството на зеленото тяло, включително формата, плътността, здравината и т.н., е лошо, интензивността на труда на работниците е високо и не е подходяща за автоматизирани операции.

2.2 Гореща кастинг
Кастингът с гореща матрица е да се смесват керамичен прах с свързващо вещество (парафин) при сравнително висока температура (60 ~ 100 ℃), за да се получи каша за леене на гореща матрица. Слушанието се инжектира в металната плесен под действието на сгъстен въздух и налягането се поддържа. Охлаждане, обезсърчаване за получаване на восъчен празен, восъчната празна се обезмаслява под защитата на инертен прах, за да се получи зелено тяло, а зеленото тяло се синхронира при висока температура, за да стане порцелан.

Зеленото тяло, образувано от леене на гореща матрица, има прецизни размери, еднаква вътрешна структура, по -малко износване на плесени и висока ефективност на производството и е подходящо за различни суровини. Температурата на восъчната каша и формата трябва да бъдат строго контролирани, в противен случай тя ще доведе до инжектиране или деформация, така че не е подходяща за производство на големи части, а процесът на изстрелване в две стъпки е сложен и консумацията на енергия е висока.

2.3 Лявка на лентата
Леенето на лента е напълно да се смесват керамичен прах с голямо количество органични свързващи вещества, пластификатори, дисперсанти и др. За да получите течаща вискозна каша, добавете суспензията към бункера на машината за леене и използвайте скрепер, за да контролирате дебелината. Той изтича към конвейерната лента през накрайника за хранене, а филмът се получава след изсушаване.

Този процес е подходящ за приготвяне на филмови материали. За да се получи по -добра гъвкавост, се добавя голямо количество органична материя и се изисква параметрите на процеса да бъдат строго контролирани, в противен случай лесно ще причини дефекти като пилинг, ивици, ниска сила на филма или трудно пилинг. Използваната органична материя е токсична и ще причини замърсяване на околната среда и трябва да се използва нетоксична или по-малко токсична система, за да се намали замърсяването на околната среда.

2.4 Гел инжекционно формоване
Технологията за формоване на инжектиране на гел е нов колоиден процес на бързо прототипиране, измислен от изследователи от Националната лаборатория на Oak Ridge в началото на 90 -те години. В основата му е използването на органични мономерни разтвори, които полимеризират във високоякологични, странично свързани полимерни разтворими гелове.

Слус от керамичен прах, разтворен в разтвор на органични мономери, се хвърля във плесен, а мономерната смес полимеризира, за да образува гелирана част. Тъй като странично свързаният полимер-разтворител съдържа само 10% -20% (масова фракция) полимер, е лесно да се отстрани разтворителят от гел частта чрез етап на изсушаване. В същото време, поради страничната връзка на полимерите, полимерите не могат да мигрират с разтворителя по време на процеса на сушене.

Този метод може да се използва за производство на еднофазни и композитни керамични части, които могат да образуват сложни форми, квази-мрежови керамични части, а зелената му сила е до 20-30MPa или повече, което може да бъде преработено. Основният проблем на този метод е, че скоростта на свиване на тялото на ембрионите е сравнително висока по време на процеса на уплътняване, което лесно води до деформация на тялото на ембриона; Някои органични мономери имат кислородно инхибиране, което кара повърхността да се обелва и пада; Поради индуцирания от температурата процес на полимеризация на органичен мономер, причиняването на температурно бръснене води до съществуването на вътрешен стрес, което води до счупване на заготовките и т.н.

2.5 Директно формоване на инжектиране на втвърдяване
Директното заплъзване на втвърдяване е технология за формоване, разработена от ETH Zurich: Водата на разтворителя, керамичния прах и органичните добавки са напълно смесени, за да образуват електростатично стабилни, ниско-вискозност, високо съдържание на контейност, която може да бъде променена чрез добавяне на рН на суспензия или химикали, които увеличават концентрацията на електролитите, след това се вписва на сусюта в не-стария.

Контролирайте напредъка на химичните реакции по време на процеса. Реакцията преди инжекционното формоване се осъществява бавно, вискозитетът на суспензията се поддържа нисък и реакцията се ускорява след инжекционно формоване, суспензията се втвърдява и течната каша се трансформира в твърдо тяло. Полученото зелено тяло има добри механични свойства и силата може да достигне 5kPa. Зеленото тяло се размазва, изсушава и си синьотира, за да се образува керамична част от желаната форма.

Предимствата му са, че не се нуждае или се нуждае само от малко количество органични добавки (по-малко от 1%), зеленото тяло не е необходимо да се обезвреди, плътността на зеленото тяло е равномерна, относителната плътност е висока (55%~ 70%) и може да образува големи и сложни керамични части. Недостатъкът му е, че добавките са скъпи, а газът обикновено се освобождава по време на реакцията.

2.6 Инжекционно формоване
Инжекционното формоване отдавна се използва при формоването на пластмасови продукти и формоването на метални форми. Този процес използва ниско температурно втвърдяване на термопластични органични вещества или високо температурно втвърдяване на термореактивни органични вещества. Прахът и органичният носител се смесват в специално смесително оборудване и след това се инжектират във формата под високо налягане (десетки до стотици MPA). Поради голямото налягане на формоването, получените заготовки имат точни размери, висока гладкост и компактна структура; Използването на специално оборудване за формоване значително подобрява ефективността на производството.

В края на 70 -те и началото на 80 -те години процесът на формоване на инжектиране се прилага при формоването на керамични части. Този процес осъзнава пластмасовото формоване на безплодни материали чрез добавяне на голямо количество органична материя, което е често срещан процес на керамично пластмасово формоване. При технологията за инжекционно формоване, в допълнение към използването на термопластични органични вещества (като полиетилен, полистирол), термореактивиране на органични вещества (като епоксидна смола, фенолна смола) или водоразтворими полимери като основно свързващо вещество, е необходимо да се добавят някои количества от процесорите, като пластмаса, лубриканти и свързващи вещества, за да се подобри личността на седемте серамични инвазии и да се гарантира, че е необходимо да се добавят личности.

Процесът на леене на инжектиране има предимствата на високата степен на автоматизация и прецизния размер на празна формоване. Органичното съдържание в зеленото тяло на инжекционните керамични части е толкова високо, колкото 50 Vol%. Отнема много време, дори няколко дни до десетки дни, за да се елиминира тези органични вещества в следващия процес на синтероване и е лесно да се причинят качествени дефекти.

2.7 Колоидно инжекционно формоване
За да се разрешат проблемите на голямото количество добавена органична материя и трудността да се елиминират трудностите в традиционния процес на формоване на инжектиране, университетът в Цингхуа творчески предложи нов процес за колоидно инжекционно формоване на керамика и независимо разработи прототип на инжектиране на колоидално, за да се осъществи инжектирането на прототип на серамична серамична склона. формиране.

Основната идея е да се комбинира колоидно формоване с инжекционно формоване, като се използва собствено оборудване за инжектиране и нова технология за втвърдяване, осигурена от колоидния процес на формоване на втвърдяване in-situ. Този нов процес използва по -малко от 4wt% от органичната материя. Малко количество органични мономери или органични съединения във водната суспензия се използва за бързо индуциране на полимеризацията на органичните мономери след инжектиране във формата, за да се образува скелет на органична мрежа, който равномерно увива керамичния прах. Сред тях не само времето на обезпаразитяване е значително съкратено, но и възможността за напукване на обезпаразитяване е значително намалена.

Има огромна разлика между инжекционното формоване на керамиката и колоидното формоване. Основната разлика е, че първата принадлежи към категорията на пластмасовото формоване, а втората принадлежи на формоването на каша, тоест суспензията няма пластичност и е безплоден материал. Тъй като суспензията няма пластичност при колоидно формоване, традиционната идея за формоване на инжектиране на керамика не може да бъде приета. Ако колоидното формоване се комбинира с инжекционно формоване, колоидното инжектиране на керамични материали се реализира чрез използване на собствено оборудване за инжектиране и нова технология за втвърдяване, осигурена от колоиден процес на формоване на място.

Новият процес на колоидно инжекционно формоване на керамика е различен от общото колоидно формоване и традиционното леене на инжектиране. Предимството на високата степен на автоматизация на формоването е качествено сублимация на процеса на колоидно формоване, което ще се превърне в надежда за индустриализацията на високотехнологичната керамика.