Nio precisionsmålningsprocesser av zirkoniumkeramik
Gjutningsprocessen spelar en länkande roll i hela beredningsprocessen för keramiska material och är nyckeln till att säkerställa prestanda tillförlitligheten och produktionens repeterbarhet för keramiska material och komponenter.
Med utvecklingen av samhället kan den traditionella handknappningsmetoden, hjulformningsmetoden, injekteringsmetoden etc. av traditionell keramik inte längre tillgodose behoven hos det moderna samhället för produktion och förfining, så en ny gjutningsprocess föddes. Zro2 fina keramiska material används ofta i följande nio typer av gjutningsprocesser (2 typer av torra metoder och 7 typer av våta metoder):
1. Torrgjutning
1.1 torrpressning
Dry Pressing använder tryck för att pressa keramiskt pulver i en viss form av kroppen. Dess väsen är att under verkan av yttre kraft närmar sig pulverpartiklarna varandra i formen och kombineras fast av inre friktion för att upprätthålla en viss form. Den huvudsakliga defekten i torrpressade gröna kroppar är spallation, vilket beror på den inre friktionen mellan pulverna och friktionen mellan pulver och mögelvägg, vilket resulterar i tryckförlust i kroppen.
Fördelarna med torrpressning är att storleken på den gröna kroppen är korrekt, operationen är enkel och det är bekvämt att realisera mekaniserad operation; Innehållet i fukt och bindemedel i den gröna torra pressningen är mindre, och torkning och skjutning krympning är liten. Det används främst för att bilda produkter med enkla former, och bildförhållandet är litet. Den ökade produktionskostnaden orsakad av mögelslitage är nackdelen med torrpressning.
1.2 Isostatisk pressning
Isostatisk pressning är en speciell formningsmetod utvecklad på grundval av traditionell torrpressning. Den använder fluidöverföringstrycket för att applicera tryck jämnt på pulvret inuti den elastiska formen från alla riktningar. På grund av konsistensen av vätskans inre tryck har pulvret samma tryck i alla riktningar, så skillnaden i densiteten hos den gröna kroppen kan undvikas.
Isostatisk pressning är uppdelad i våtpåse Isostatisk pressning och torr påse Isostatisk pressning. Våtpåse -isostatisk pressning kan bilda produkter med komplexa former, men den kan bara fungera intermittent. Torrväska Isostatisk pressning kan realisera automatisk kontinuerlig drift, men kan bara bilda produkter med enkla former som fyrkantiga, runda och rörformiga tvärsnitt. Isostatisk pressning kan få en enhetlig och tät grön kropp, med liten skjutning krympning och enhetlig krympning i alla riktningar, men utrustningen är komplex och dyr, och produktionseffektiviteten är inte hög, och den är endast lämplig för produktion av material med speciella krav.
2. Våtformning
2.1 injektering
Gjutgjutningsprocessen liknar bandgjutning, skillnaden är att formningsprocessen inkluderar fysisk uttorkningsprocess och kemisk koagulationsprocess. Fysisk uttorkning avlägsnar vattnet i uppslamningen genom kapillärverkan hos den porösa gipsformen. Ca2+ som genereras genom upplösningen av ytan CASO4 ökar den jonstyrkan hos uppslamningen, vilket resulterar i flockning av uppslamningen.
Under verkan av fysisk dehydrering och kemisk koagulering avsätts de keramiska pulverpartiklarna på gips mögelvägg. Injektering är lämplig för framställning av storskaliga keramiska delar med komplexa former, men kvaliteten på den gröna kroppen, inklusive form, densitet, styrka etc. är dålig, arbetarnas arbetsintensitet är hög och den är inte lämplig för automatiserade operationer.
2.2 Hot gjutning
Varmgjutning är att blanda keramiskt pulver med bindemedel (paraffin) vid en relativt hög temperatur (60 ~ 100 ℃) för att få uppslamning för varm gjutning. Uppslamningen injiceras i metallformen under verkan av tryckluft och trycket upprätthålls. Kylning, avlägsnas för att få ett vaxblomma, vaxranget dewaxas under skyddet av ett inert pulver för att få en grön kropp, och den gröna kroppen sintras vid hög temperatur för att bli porslin.
Den gröna kroppen som bildas av varm gjutning har exakta dimensioner, enhetlig inre struktur, mindre mögelslitage och hög produktionseffektivitet och är lämplig för olika råvaror. Temperaturen på vaxuppslamningen och formen måste kontrolleras strikt, annars kommer det att orsaka under injektion eller deformation, så det är inte lämpligt för att tillverka stora delar, och tvåstegsbränningsprocessen är komplicerad och energiförbrukningen är hög.
2.3 Bandgjutning
Bandgjutning är att blanda keramiskt pulver med en stor mängd organiska bindemedel, mjukgörare, dispergeringsmedel etc. För att få en flödbar viskös uppslamning, tillsätt uppslamningen till gjutmaskinens behållare och använd en skrapa för att kontrollera tjockleken. Det rinner ut till transportbandet genom matningsmunstycket, och filmen tomma erhålls efter torkning.
Denna process är lämplig för framställning av filmmaterial. För att få bättre flexibilitet läggs en stor mängd organiskt material, och processparametrarna måste kontrolleras strikt, annars kommer det lätt att orsaka defekter som skalning, streck, låg filmstyrka eller svår skalning. Det organiska ämnet som används är giftigt och kommer att orsaka miljöföroreningar, och ett giftigt eller mindre giftigt system bör användas så mycket som möjligt för att minska miljöföroreningar.
2,4 gelinsprutning
Gelinsprutningsteknik är en ny kolloidal snabb prototypningsprocess som först uppfanns av forskare vid Oak Ridge National Laboratory i början av 1990 -talet. Kärnan är användningen av organiska monomerlösningar som polymeriserar till höghållfast, i sidled kopplade polymer-lösningsmedel.
En uppslamning av keramiskt pulver upplöst i en lösning av organiska monomerer kastas i en form, och monomerblandningen polymeriseras för att utgöra en gelad del. Eftersom den laterala kopplade polymer-lösningsmedlet endast innehåller 10% –20% (massfraktion) polymer är det lätt att ta bort lösningsmedlet från geldelen genom ett torkningssteg. Samtidigt, på grund av sidoförbindelsen av polymererna, kan polymererna inte migrera med lösningsmedlet under torkningsprocessen.
Denna metod kan användas för att tillverka enfas- och sammansatta keramiska delar, som kan bilda komplexformade, kvasi-net-sized keramiska delar, och dess gröna styrka är så hög som 20-30MPa eller mer, vilket kan återuppbyggas. Det huvudsakliga problemet med denna metod är att krympningshastigheten för embryokroppen är relativt hög under förtätningsprocessen, vilket lätt leder till deformationen av embryokroppen; Vissa organiska monomerer har syrehämning, vilket får ytan att skala och falla av; På grund av den temperaturinducerade organiska monomerpolymerisationsprocessen leder orsakande av temperaturrakning till förekomsten av inre stress, vilket gör att tomma ämnen bryts och så vidare.
2.5 Direkt injektion av stelning
Direkt injektion av stelning är en formteknologi utvecklad av ETH ZURICH: lösningsmedelvatten, keramiskt pulver och organiska tillsatser är helt blandade för att bilda elektrostatiskt stabila, lågviskositet, den slamande med hög fastnar, som kan förändras genom att lägga till uppslamning av pH eller kemikalier som ökar elektrolytkoncentrationen, är den slurry injicerad till en icke-porös form.
Kontrollera framstegen med kemiska reaktioner under processen. Reaktionen före injektionsformning genomförs långsamt, uppslamets viskositet hålls låg, och reaktionen accelereras efter injektionsmålning, uppslamningen stelnar och vätskesuppslamningen förvandlas till en fast kropp. Den erhållna gröna kroppen har goda mekaniska egenskaper och styrkan kan nå 5 kPa. Den gröna kroppen avlägsnas, torkas och sintras för att utgöra en keramisk del av den önskade formen.
Dess fördelar är att den inte behöver eller bara behöver en liten mängd organiska tillsatser (mindre än 1%), den gröna kroppen behöver inte vara avfettande, den gröna kroppstätheten är enhetlig, den relativa densiteten är hög (55%~ 70%) och den kan bilda stora och komplexformade keramiska delar. Dess nackdel är att tillsatserna är dyra och gas släpps vanligtvis under reaktionen.
2.6 formsprutning
Injektionsgjutning har länge använts vid formning av plastprodukter och formning av metallformar. Denna process använder låga temperaturhärdning av termoplastiska organiker eller hög temperaturkuring av termosettering av organiska ämnen. Pulver och organiska bärare blandas i en speciell blandningsutrustning och injiceras sedan i formen under högt tryck (ten till hundratals MPa). På grund av det stora formtrycket har de erhållna tomma ämnena exakta dimensioner, hög jämnhet och kompakt struktur; Användningen av specialgjutningsutrustning förbättrar produktionseffektiviteten kraftigt.
I slutet av 1970 -talet och början av 1980 -talet applicerades formsprutningsprocessen på formning av keramiska delar. Denna process inser plastformning av karga material genom att lägga till en stor mängd organiskt material, vilket är en vanlig keramisk plastformningsprocess. In injection molding technology, in addition to using thermoplastic organics (such as polyethylene, polystyrene), thermosetting organics (such as epoxy resin, phenolic resin), or water-soluble polymers as the main binder, it is necessary to add certain Quantities of process aids such as plasticizers, lubricants and coupling agents to improve the fluidity of the ceramic injection suspension and ensure the quality of the injection molded kropp.
Injektionsprocessen har fördelarna med hög grad av automatisering och exakt storlek på formen. Emellertid är det organiska innehållet i den gröna kroppen av injektionsmatchade keramiska delar så hög som 50vol%. Det tar lång tid, till och med flera dagar till dussintals dagar, att eliminera dessa organiska ämnen i den efterföljande sintringsprocessen, och det är lätt att orsaka kvalitetsdefekter.
2.7 Kolloidal formsprutning
För att lösa problemen med den stora mängden organiskt material som tillsätts och svårigheten att eliminera svårigheterna i den traditionella injektionsmålningsprocessen, föreslog Tsinghua University kreativt en ny process för kolloidal injektionsmålning av keramik och oberoende utvecklade en kolloidal injektionsprototyp för att förverkliga injektionen av karen keramisk slam. formning.
Den grundläggande idén är att kombinera kolloidal gjutning med formsprutning, med hjälp av proprietär injektionsutrustning och ny härdningsteknik som tillhandahålls av den kolloidala in-situ-stelningsprocessen. Denna nya process använder mindre än 4wt% av organiskt material. En liten mängd organiska monomerer eller organiska föreningar i den vattenbaserade suspensionen används för att snabbt inducera polymerisation av organiska monomerer efter injektion i formen för att bilda ett organiskt nätverkskelett, som jämnt lindrar det keramiska pulvret. Bland dem är inte bara tidpunkten för degumming kraftigt förkortad, utan också möjligheten att spricka degummi kraftigt.
Det finns en enorm skillnad mellan formsprutning av keramik och kolloidal gjutning. Den största skillnaden är att den förstnämnda tillhör kategorin av plastformning, och den senare tillhör uppslamningsgjutning, det vill säga uppslamningen har ingen plasticitet och är ett kargat material. Eftersom uppslamningen inte har någon plasticitet i kolloidal gjutning, kan den traditionella idén om keramisk injektionsgjutning inte antas. Om kolloidal gjutning kombineras med formsprutning, realiseras kolloidal injektion av keramiska material genom att använda egen injektionsutrustning och ny härdningsteknik som tillhandahålls av kolloidal in-situ gjutningsprocess.
Den nya processen med kolloidal injektion av keramik skiljer sig från allmän kolloidal gjutning och traditionell injektionsmålning. Fördelen med en hög grad av gjuten automatisering är en kvalitativ sublimering av den kolloidala gjutningsprocessen, som kommer att bli hopp om industrialiseringen av högteknologisk keramik.
Posttid: jan-18-2022