Negen precisie vormprocessen van zirkonia -keramiek

Negen precisie vormprocessen van zirkonia -keramiek
Het vormproces speelt een koppelingsrol in het gehele voorbereidingsproces van keramische materialen en is de sleutel tot het waarborgen van de prestatiebetrouwbaarheid en de herhaalbaarheid van de productie van keramische materialen en componenten.
Met de ontwikkeling van de samenleving kan de traditionele handgebruikende methode, wielvormingsmethode, velmethode, enz. Van traditioneel keramiek niet langer voldoen aan de behoeften van de moderne samenleving voor productie en verfijning, dus werd een nieuw vormproces geboren. ZRO2 Fijne keramische materialen worden veel gebruikt in de volgende 9 soorten vormprocessen (2 soorten droge methoden en 7 soorten natte methoden):

1. Droge gieten

1.1 DRY PRESSING

Droog drukken maakt gebruik van druk om keramisch poeder in een bepaalde vorm van het lichaam te drukken. De essentie ervan is dat onder de werking van externe kracht de poedertdeeltjes elkaar in de mal benaderen en stevig worden gecombineerd door interne wrijving om een ​​bepaalde vorm te behouden. Het belangrijkste defect in drooggeperste groene lichamen is spallatie, wat te wijten is aan de interne wrijving tussen de poeders en de wrijving tussen de poeders en de schimmelwand, wat resulteert in drukverlies in het lichaam.

De voordelen van droog drukken zijn dat de grootte van de groene lichaam nauwkeurig is, de bewerking eenvoudig is en het is handig om gemechaniseerde werking te realiseren; Het gehalte aan vocht en bindmiddel in het groene droge droge persen is minder en de drogen en schietkrimp is klein. Het wordt voornamelijk gebruikt om producten met eenvoudige vormen te vormen en de beeldverhouding is klein. De verhoogde productiekosten veroorzaakt door schimmelslijtage zijn het nadeel van droog drukken.

1.2 Isostatische druk

Isostatische persing is een speciale vormmethode die is ontwikkeld op basis van traditionele droge persing. Het maakt gebruik van vloeistoftransmissiedruk om druk gelijkmatig op het poeder in de elastische mal uit alle richtingen uit te oefenen. Vanwege de consistentie van de interne druk van de vloeistof draagt ​​het poeder dezelfde druk in alle richtingen, zodat het verschil in de dichtheid van het groene lichaam kan worden vermeden.

Isostatisch drukken is verdeeld in natte tas isostatisch drukken en droge tas isostatisch drukken. Natte tas isostatisch persen kan producten vormen met complexe vormen, maar het kan alleen met tussenpozen werken. Droge tas isostatisch persen kan een automatische continue werking realiseren, maar kan alleen producten vormen met eenvoudige vormen zoals vierkante, ronde en buisvormige dwarsdoorsneden. Isostatisch drukken kan een uniforme en dicht groen lichaam verkrijgen, met kleine schietkrimp en uniforme krimp in alle richtingen, maar de apparatuur is complex en duur, en de productie -efficiëntie is niet hoog en het is alleen geschikt voor de productie van materialen met speciale vereisten.

2. Natte vorming

2.1 Vermindering
Het velvormingsproces is vergelijkbaar met tape -gieten, het verschil is dat het vormproces het fysieke uitdrogingsproces en het chemische coagulatieproces omvat. Fysieke uitdroging verwijdert het water in de slurry door de capillaire werking van de poreuze gipsvorm. De Ca2+ gegenereerd door de oplossing van het oppervlak CASO4 verhoogt de ionsterkte van de slurry, wat resulteert in de vlokkering van de slurry.
Onder de werking van fysische uitdroging en chemische coagulatie worden de keramische poederpoederdeeltjes afgezet op de gipsmalwand. Vermindering is geschikt voor de bereiding van grootschalige keramische delen met complexe vormen, maar de kwaliteit van het groene lichaam, inclusief vorm, dichtheid, sterkte, enz., Is slecht, de arbeidersintensiteit van werknemers is hoog en is niet geschikt voor geautomatiseerde operaties.

2.2 Hot Die Casting
Hot Die -gieting is om keramisch poeder te mengen met bindmiddel (paraffine) bij een relatief hoge temperatuur (60 ~ 100 ℃) om slurry te verkrijgen voor het gieten van hete matrijs. De slurry wordt in de metalen schimmel geïnjecteerd onder de werking van gecomprimeerde lucht en de druk wordt gehandhaafd. Koelend, demoughing to verkrijgen om een ​​wax blanco te verkrijgen, wordt de was leeg onder de bescherming van een inert poeder om een ​​groen lichaam te verkrijgen, en het groene lichaam wordt gesinterd bij hoge temperatuur om porselein te worden.

Het groene lichaam gevormd door het gieten van hete die heeft nauwkeurige afmetingen, uniforme interne structuur, minder schimmelslijtage en hoge productie -efficiëntie en is geschikt voor verschillende grondstoffen. De temperatuur van de waxslurry en de schimmel moet strikt worden geregeld, anders zal deze worden veroorzaakt onder injectie of vervorming, dus het is niet geschikt voor de productie van grote onderdelen, en het tweestaps vuurproces is ingewikkeld en het energieverbruik is hoog.

2.3 Tape Casting
Het gieten van tape is om keramisch poeder volledig te mengen met een grote hoeveelheid organische bindmiddelen, weekmakers, dispergeermiddelen, enz. Om een ​​stroombare viskeuze slurry te verkrijgen, voegt u de slurry toe aan de hopper van de gietmachine en een schraper gebruiken om de dikte te regelen. Het stroomt uit naar de transportband door het voedingsmondstuk en de film blanco wordt verkregen na het drogen.

Dit proces is geschikt voor het bereiden van filmmaterialen. Om een ​​betere flexibiliteit te verkrijgen, wordt een grote hoeveelheid organisch materiaal toegevoegd en moeten de procesparameters strikt worden gecontroleerd, anders zal het gemakkelijk defecten veroorzaken, zoals peeling, strepen, lage filmsterkte of moeilijke peeling. De gebruikte organische stof is giftig en zal milieuvervuiling veroorzaken, en een niet-toxisch of minder giftig systeem moet zoveel mogelijk worden gebruikt om de vervuiling van het milieu te verminderen.

2.4 gel spuitgieten
Gel -spuitgiettechnologie is een nieuw colloïdaal snel prototypingproces dat voor het eerst werd uitgevonden door onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory in de vroege jaren negentig. In de kern is het gebruik van organische monomeeroplossingen die polymeriseren in hoogwaardig, lateraal gekoppelde polymeer-oplosmiddelgels.

Een slurry van keramisch poeder opgelost in een oplossing van organische monomeren wordt in een mal gegoten en het monomeermengsel polymeriseert om een ​​gegeleerd deel te vormen. Omdat het lateraal gekoppelde polymeer-oplosmiddel slechts 10% -20% (massafractie) polymeer bevat, is het gemakkelijk om het oplosmiddel uit het gelgedeelte te verwijderen door een droogstap. Tegelijkertijd kunnen de polymeren, vanwege de laterale verbinding van de polymeren, niet migreren met het oplosmiddel tijdens het droogproces.

Deze methode kan worden gebruikt om eenfase- en samengestelde keramische onderdelen te produceren, die complexe, quasi-net-sized keramische onderdelen kunnen vormen, en de groene sterkte ervan is zo hoog als 20-30 mpa of meer, die kunnen worden verwerkt. Het grootste probleem van deze methode is dat de krimpsnelheid van het embryo -lichaam relatief hoog is tijdens het verdichtingsproces, wat gemakkelijk leidt tot de vervorming van het embryo -lichaam; Sommige organische monomeren hebben zuurstofremming, waardoor het oppervlak aftelt en eraf valt; Vanwege het door de temperatuur geïnduceerde organische monomeerpolymerisatieproces leidt het veroorzaken van temperatuurscheren tot het bestaan ​​van interne stress, waardoor de spaties worden verbroken enzovoort.

2.5 Directe stolling spuitgieten
Directe stollingsspuitgieten is een vormtechnologie ontwikkeld door ETH Zürich: oplosmiddelwater, keramisch poeder en organische additieven zijn volledig gemengd om elektrostatisch stabiel te vormen, lage viscositeit, hoogoplossende slurry, die kan worden gewijzigd door het toevoegen van slurry pH of chemicaliën die de elektrolytconcentratie verhogen, dan is de slurry in een niet-portere mold.

Beheers de voortgang van chemische reacties tijdens het proces. De reactie vóór spuitgieten wordt langzaam uitgevoerd, de viscositeit van de slurry wordt laag gehouden en de reactie wordt versneld na spuitgieten, de slurry stolt en de vloeistofslurry wordt getransformeerd in een vast lichaam. Het verkregen groene lichaam heeft goede mechanische eigenschappen en de sterkte kan 5 kPa bereiken. Het groene lichaam is gedemold, gedroogd en gesinterd om een ​​keramisch deel van de gewenste vorm te vormen.

De voordelen zijn dat het geen kleine hoeveelheid organische additieven (minder dan 1%) nodig heeft of slechts een kleine hoeveelheid organische additieven nodig heeft, het groene lichaam niet hoeft te degraderen, de groene lichaamsdichtheid is uniform, de relatieve dichtheid is hoog (55%~ 70%), en het kan grote en complexe en complexe ceramische delen vormen. Het nadeel is dat de additieven duur zijn en dat gas over het algemeen wordt vrijgegeven tijdens de reactie.

2.6 Spuitgieten
Spuitgieten wordt al lang gebruikt bij het vormen van plastic producten en het vormen van metalen vormen. Dit proces maakt gebruik van lage temperatuur uitharding van thermoplastische organische stoffen of hoge temperatuur uitharding van thermohardende organische stoffen. De poeder en organische drager worden gemengd in een speciale mengapparatuur en vervolgens onder hoge druk in de mal geïnjecteerd (tientallen tot honderden MPA). Vanwege de grote vormdruk hebben de verkregen spaties nauwkeurige afmetingen, hoge gladheid en compacte structuur; Het gebruik van speciale vormapparatuur verbetert de productie -efficiëntie aanzienlijk.

In de late jaren zeventig en vroege jaren 1980 werd het spuitgietproces toegepast op het vormen van keramische delen. Dit proces realiseert de plastic vorming van kale materialen door een grote hoeveelheid organische stof toe te voegen, wat een veel voorkomend keramisch plastic vormproces is. In spuitmoldingtechnologie, naast het gebruik van thermoplastische organische stoffen (zoals polyethyleen, polystyreen), thermohardende organische stoffen (zoals epoxyhars, fenolische hars) of in water oplosbare polymeren als het hoofdbinderverdeling en koppelingsstudenten en koppeling van de ceramic-darm en koppeling van de ceramic-vilgelijkheid en het mogelijk is om de ceramic-versnelling te vergroten en de kwaliteit van de ceramic te verbeteren en de kwaliteit van de ceramic te verbeteren en de kwaliteit van de ceramic te verbeteren en te vergroten. lichaam.

Het spuitgietproces heeft de voordelen van een hoge mate van automatisering en een precieze grootte van de splitsende spatie. Het organische gehalte in het groene lichaam van injectie-geklede keramische delen is echter zo hoog als 50Vol%. Het duurt lang, zelfs enkele dagen tot tientallen dagen, om deze organische stoffen te elimineren in het daaropvolgende sinterproces, en het is gemakkelijk om kwaliteitsdefecten te veroorzaken.

2.7 colloïdale spuitgieten
Om de problemen van de grote hoeveelheid organische materie en de moeilijkheid om de moeilijkheden in het traditionele spuitgietproces op te lossen op te lossen, stelde Tsinghua University creatief een nieuw proces voor om colloïdale spuitgietgieten van keramiek te vormen, en ontwikkelde onafhankelijk een colloïdale spuitgolvende prototype om de injectie van barren ceramische slurry te realiseren. vormen.

Het basisidee is om colloïdale gieten te combineren met spuitgieten, met behulp van eigen injectieapparatuur en nieuwe uithardingstechnologie die wordt geleverd door het colloïdale in-situ stollingsproces. Dit nieuwe proces gebruikt minder dan 4Wt.% Van organische materie. Een kleine hoeveelheid organische monomeren of organische verbindingen in de op water gebaseerde suspensie wordt gebruikt om snel de polymerisatie van organische monomeren na injectie in de schimmel te induceren om een ​​organisch netwerkskelet te vormen, dat het keramische poeder gelijkmatig wikkelt. Onder hen is niet alleen de tijd van ontgegen sterk ingekort, maar ook de mogelijkheid van kraken van Degumming is sterk verminderd.

Er is een enorm verschil tussen spuitgieten van keramiek en colloïdaal gieten. Het belangrijkste verschil is dat de eerste tot de categorie van plastic gieten behoort, en deze laatste behoort tot slurry -gieten, dat wil zeggen dat de slurry geen plasticiteit heeft en een kaal materiaal is. Omdat de slurry geen plasticiteit heeft in colloïdaal gieten, kan het traditionele idee van keramische spuitgieten niet worden aangenomen. Als colloïdale vorm wordt gecombineerd met spuitgieten, wordt colloïdale spuitgieten van keramische materialen gerealiseerd door gebruik te maken van eigen injectieapparatuur en nieuwe uithardingstechnologie die wordt geleverd door colloïdaal in-situ vormproces.

Het nieuwe proces van colloïdale spuitgieten van keramiek verschilt van algemene colloïdale gieten en traditionele spuitgieten. Het voordeel van een hoge mate van vormautomatisering is een kwalitatieve sublimatie van het colloïdale vormproces, dat de hoop zal worden voor de industrialisatie van hightech keramiek.