Devet natančnih postopkov oblikovanja cirkonijeve keramike

Devet natančnih postopkov oblikovanja cirkonijeve keramike
Postopek oblikovanja ima povezovalno vlogo v celotnem procesu priprave keramičnih materialov in je ključnega pomena za zagotavljanje zanesljivosti delovanja in ponovljivosti proizvodnje keramičnih materialov in komponent.
Z razvojem družbe tradicionalna metoda ročnega gnetenja, metoda oblikovanja koles, metoda fugiranja itd. tradicionalne keramike ne more več zadovoljiti potreb sodobne družbe po proizvodnji in izpopolnjevanju, zato se je rodil nov postopek oblikovanja.Fini keramični materiali ZrO2 se široko uporabljajo v naslednjih 9 vrstah postopkov oblikovanja (2 vrsti suhih metod in 7 vrst mokrih metod):

1. Suho oblikovanje

1.1 Suho stiskanje

Suho stiskanje s pritiskom vtisne keramični prah v določeno obliko telesa.Njegovo bistvo je, da se pod delovanjem zunanje sile delci prahu v kalupu približajo drug drugemu in se z notranjim trenjem trdno povežejo, da ohranijo določeno obliko.Glavna napaka pri suho stiskanih zelenih telesih je lomljenje, ki je posledica notranjega trenja med praški in trenja med praški in steno kalupa, kar povzroči izgubo tlaka v telesu.

Prednosti suhega stiskanja so, da je velikost zelenega telesa natančna, delovanje je preprosto in je priročno uresničiti mehanizirano delovanje;vsebnost vlage in veziva pri zelenem suhem stiskanju je manjša, krčenje pri sušenju in žganju pa majhno.Uporablja se predvsem za oblikovanje izdelkov preprostih oblik, razmerje stranic pa je majhno.Pomanjkljivost suhega stiskanja so povečani proizvodni stroški zaradi obrabe kalupov.

1.2 Izostatično stiskanje

Izostatično stiskanje je posebna metoda oblikovanja, razvita na osnovi tradicionalnega suhega stiskanja.Uporablja pritisk prenosa tekočine za enakomeren pritisk na prah znotraj elastičnega kalupa iz vseh smeri.Zaradi konstantnosti notranjega tlaka tekočine nosi prah enak pritisk v vseh smereh, zato se lahko izognemo razliki v gostoti zelenega telesa.

Izostatično stiskanje delimo na izostatično stiskanje v mokrih vrečah in izostatično stiskanje v suhih vrečah.Izostatično stiskanje v mokrih vrečah lahko oblikuje izdelke kompleksnih oblik, vendar lahko deluje le občasno.Izostatično stiskanje v suhih vrečah lahko realizira samodejno neprekinjeno delovanje, vendar lahko oblikuje samo izdelke preprostih oblik, kot so kvadratni, okrogli in cevasti prerezi.Z izostatičnim stiskanjem lahko pridobimo enotno in gosto zeleno telo z majhnim krčenjem pri žganju in enakomernim krčenjem v vseh smereh, vendar je oprema zapletena in draga, proizvodna učinkovitost pa ni visoka in je primerna samo za proizvodnjo materialov s posebnimi zahteve.

2. Mokro oblikovanje

2.1 Fugiranje
Postopek fugiranja je podoben litju s trakom, razlika je v tem, da postopek oblikovanja vključuje fizično dehidracijo in kemično koagulacijo.S fizično dehidracijo se voda v gošče odstrani s kapilarnim delovanjem poroznega kalupa iz mavca.Ca2+, ki nastane z raztapljanjem površinskega CaSO4, poveča ionsko moč gošče, kar povzroči flokulacijo gošče.
Pod delovanjem fizične dehidracije in kemične koagulacije se delci keramičnega prahu odložijo na steno kalupa iz mavca.Fugiranje je primerno za pripravo velikih keramičnih delov s kompleksnimi oblikami, vendar je kakovost zelenega telesa, vključno z obliko, gostoto, trdnostjo itd., Slaba, delovna intenzivnost delavcev je visoka in ni primerna za avtomatizirano delovanje.

2.2 Vroče tlačno litje
Vroče tlačno litje je mešanje keramičnega prahu z vezivom (parafinom) pri relativno visoki temperaturi (60 ~ 100 ℃), da dobimo goščo za vroče tlačno litje.Zmes se vbrizga v kovinski kalup pod delovanjem stisnjenega zraka, tlak pa se vzdržuje.Hlajenje, razkalupljevanje, da se pridobi voščeni surovec, voščeni surovec se razvoska pod zaščito inertnega prahu, da se pridobi zeleno telo, in zeleno telo se sintra pri visoki temperaturi, da postane porcelan.

Zeleno telo, oblikovano z vročim tlačnim litjem, ima natančne dimenzije, enotno notranjo strukturo, manjšo obrabo plesni in visoko učinkovitost proizvodnje ter je primerno za različne surovine.Temperaturo voščene gošče in kalupa je treba strogo nadzorovati, sicer bo povzročilo premajhno brizganje ali deformacijo, zato ni primeren za izdelavo velikih delov, postopek žganja v dveh korakih pa je zapleten in poraba energije je visoka.

2.3 Ulivanje traku
Ulivanje s trakom pomeni popolno mešanje keramičnega prahu z veliko količino organskih veziv, mehčalcev, disperzij itd., da dobimo tekočo viskozno brozgo, dodamo goščo v lijak stroja za litje in uporabimo strgalo za nadzor debeline.Skozi dovajalno šobo teče na tekoči trak in po sušenju dobimo surovec filma.

Ta postopek je primeren za pripravo filmskih materialov.Da bi dosegli boljšo fleksibilnost, je dodana velika količina organske snovi, procesni parametri pa morajo biti strogo nadzorovani, sicer lahko zlahka povzroči napake, kot so luščenje, proge, nizka trdnost filma ali težko lupljenje.Uporabljena organska snov je strupena in bo povzročila onesnaženje okolja, zato je treba čim bolj uporabiti nestrupen ali manj strupen sistem za zmanjšanje onesnaževanja okolja.

2.4 Brizganje z gelom
Tehnologija brizganja z gelom je nov koloidni hitri postopek izdelave prototipov, ki so ga prvi izumili raziskovalci v Oak Ridge National Laboratory v zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja.Njegovo jedro je uporaba raztopin organskih monomerov, ki polimerizirajo v visoko trdne, bočno povezane gele polimer-topilo.

Zmes keramičnega prahu, raztopljenega v raztopini organskih monomerov, se vlije v kalup in zmes monomerov polimerizira, da nastane želiran del.Ker bočno vezan polimer-topilo vsebuje le 10–20 % (masni delež) polimera, je topilo enostavno odstraniti iz dela gela s korakom sušenja.Hkrati pa zaradi bočne povezave polimerov polimeri med sušenjem ne morejo migrirati s topilom.

To metodo je mogoče uporabiti za izdelavo enofaznih in kompozitnih keramičnih delov, ki lahko tvorijo keramične dele kompleksne oblike, skoraj neto velikosti, njihova zelena trdnost pa je 20-30Mpa ali več, kar je mogoče ponovno obdelati.Glavna težava te metode je, da je stopnja krčenja telesa zarodka med procesom zgostitve razmeroma visoka, kar zlahka vodi do deformacije telesa zarodka;nekateri organski monomeri zavirajo kisik, zaradi česar se površina lušči in odpada;zaradi temperaturno povzročenega procesa polimerizacije organskih monomerov, ki povzroča temperaturno britje, vodi do obstoja notranje napetosti, ki povzroči lomljenje surovcev in tako naprej.

2.5 Neposredno strjevanje z brizganjem
Injekcijsko brizganje z neposrednim strjevanjem je tehnologija brizganja, ki jo je razvil ETH Zurich: topilo voda, keramični prah in organski dodatki so popolnoma zmešani, da nastane elektrostatično stabilna gošča z nizko viskoznostjo in visoko vsebnostjo trdnih snovi, ki jo je mogoče spremeniti z dodajanjem pH gnojevke ali kemikalij ki povečajo koncentracijo elektrolita, se nato zmes vbrizga v neporozni kalup.

Nadzorujte potek kemičnih reakcij med postopkom.Reakcija pred brizganjem poteka počasi, viskoznost gošče je nizka, reakcija pa se po brizganju pospeši, gošča se strdi in tekoča gošča se pretvori v trdno telo.Pridobljeno zeleno telo ima dobre mehanske lastnosti in trdnost lahko doseže 5kPa.Zeleno telo se odstrani iz kalupa, posuši in sintra, da se oblikuje keramični del želene oblike.

Njegove prednosti so, da ne potrebuje ali potrebuje le majhno količino organskih dodatkov (manj kot 1%), zelenega telesa ni treba razmastiti, gostota zelenega telesa je enakomerna, relativna gostota je visoka (55% ~ 70%) in lahko tvori keramične dele velikih in kompleksnih oblik.Njegova slabost je, da so dodatki dragi, med reakcijo pa se na splošno sprošča plin.

2.6 Brizganje
Brizganje se že dolgo uporablja pri oblikovanju plastičnih izdelkov in oblikovanju kovinskih kalupov.Ta postopek uporablja nizkotemperaturno strjevanje termoplastičnih organskih snovi ali visokotemperaturno strjevanje termoreaktivnih organskih snovi.Prah in organski nosilec se zmešata v posebni mešalni opremi, nato pa se vbrizgata v kalup pod visokim pritiskom (deset do sto MPa).Zaradi velikega tlaka oblikovanja imajo dobljeni surovci natančne dimenzije, visoko gladkost in kompaktno strukturo;uporaba posebne opreme za oblikovanje močno izboljša učinkovitost proizvodnje.

V poznih sedemdesetih in zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bil postopek brizganja uporabljen za oblikovanje keramičnih delov.Ta postopek izvaja plastično oblikovanje neplodnih materialov z dodajanjem velike količine organske snovi, kar je običajen postopek keramičnega oblikovanja plastike.V tehnologiji brizganja je treba poleg uporabe termoplastičnih organskih materialov (kot so polietilen, polistiren), termoreaktivnih organskih materialov (kot so epoksi smola, fenolna smola) ali vodotopnih polimerov kot glavnega veziva dodati določene količine procesa pripomočki, kot so mehčala, maziva in spojna sredstva za izboljšanje fluidnosti suspenzije za brizganje keramike in zagotavljanje kakovosti brizganega telesa.

Prednosti postopka brizganja so visoka stopnja avtomatizacije in natančna velikost surovca ​​za brizganje.Vendar pa je vsebnost organskih snovi v zelenem telesu brizganih keramičnih delov kar 50 vol%.Traja dolgo časa, celo nekaj dni do več deset dni, da se te organske snovi odstranijo v poznejšem procesu sintranja, poleg tega je lahko povzročiti napake v kakovosti.

2.7 Koloidno brizganje
Da bi rešili probleme velike količine dodane organske snovi in ​​težave pri odpravljanju težav pri tradicionalnem postopku brizganja, je univerza Tsinghua kreativno predlagala nov postopek za koloidno brizganje keramike in neodvisno razvila prototip koloidnega brizganja za izvedbo vbrizgavanja neplodne keramične brozge.oblikovanje.

Osnovna ideja je združiti koloidno brizganje z brizganjem z uporabo lastne opreme za brizganje in nove tehnologije strjevanja, ki jo zagotavlja koloidni in situ strjevalni postopek.Ta novi postopek uporablja manj kot 4 masne % organske snovi.Majhna količina organskih monomerov ali organskih spojin v suspenziji na vodni osnovi se uporabi za hitro induciranje polimerizacije organskih monomerov po vbrizganju v kalup, da se tvori organsko mrežno okostje, ki enakomerno ovije keramični prah.Med njimi se ne le močno skrajša čas degumiranja, ampak se močno zmanjša tudi možnost pokanja degumiranja.

Med brizganjem keramike in koloidnim brizganjem je velika razlika.Glavna razlika je v tem, da prvo spada v kategorijo oblikovanja plastike, drugo pa v oblikovanje gnojevke, kar pomeni, da gnojevka nima plastičnosti in je neploden material.Ker gošča pri koloidnem litju nima plastičnosti, tradicionalne ideje o brizganju keramike ni mogoče sprejeti.Če koloidno brizganje kombiniramo z brizganjem, se koloidno brizganje keramičnih materialov realizira z uporabo lastniške opreme za brizganje in nove tehnologije strjevanja, ki jo zagotavlja koloidni in situ postopek brizganja.

Nov postopek koloidnega brizganja keramike se razlikuje od splošnega koloidnega brizganja in tradicionalnega brizganja.Prednost visoke stopnje avtomatizacije oblikovanja je kvalitativna sublimacija procesa koloidnega oblikovanja, ki bo postalo upanje za industrializacijo visokotehnološke keramike.