Neun Präzisionsformprozesse der Zirkoniakeramik

Neun Präzisionsformprozesse der Zirkoniakeramik
Der Formprozess spielt eine Verknüpfungsrolle im gesamten Vorbereitungsprozess von Keramikmaterialien und ist der Schlüssel, um die Leistungszuverlässigkeit und die Wiederholbarkeit von Keramikmaterialien und Komponenten der Produktion zu gewährleisten.
Mit der Entwicklung der Gesellschaft kann die traditionelle Handkneading-Methode, die Radformmethode, die Verpackungsmethode usw. der traditionellen Keramik den Bedürfnissen der modernen Gesellschaft für Produktion und Verfeinerung nicht mehr erfüllen, sodass ein neuer Formprozess geboren wurde. ZRO2 -feine Keramikmaterialien werden in den folgenden 9 Arten von Formprozessen (2 Arten von Trockenmethoden und 7 Arten von Nassmethoden) häufig verwendet:

1. Trockene Formteile

1.1 Dry Pressing

Durch das Trockendruck wird das Keramikpulver in eine bestimmte Form des Körpers gedrückt. Seine Essenz ist, dass sich unter der Wirkung der externen Kraft die Pulverpartikel in der Form aufeinander nähern und durch innere Reibung fest kombiniert werden, um eine bestimmte Form aufrechtzuerhalten. Der Hauptfehler bei trocken gepressten grünen Körpern ist die Abfall, die auf die innere Reibung zwischen den Pulvern und der Reibung zwischen den Pulver und der Schimmelpilzwand zurückzuführen ist, was zu Druckverlust im Körper führt.

Die Vorteile des trockenen Drückens sind, dass die Größe des Grünkörpers genau ist, der Betrieb einfach ist und es bequem ist, den mechanisierten Betrieb zu realisieren. Der Gehalt an Feuchtigkeit und Bindemittel in der grünen Trockenpresse ist geringer, und das Trocknen und Abfeuerschrumpf ist klein. Es wird hauptsächlich zur Bildung von Produkten mit einfachen Formen verwendet, und das Seitenverhältnis ist gering. Die erhöhten Produktionskosten, die durch Schimmelpilzverschleiß verursacht werden, sind der Nachteil des trockenen Pressens.

1.2 isostatisches Pressen

Isostatic Pressing ist eine spezielle Form, die auf der Grundlage des herkömmlichen Trockenpressens entwickelt wurde. Es verwendet den Fluid -Übertragungsdruck, um Druck gleichmäßig auf das Pulver in der elastischen Form aus allen Richtungen auszuüben. Aufgrund der Konsistenz des inneren Drucks der Flüssigkeit trägt das Pulver in alle Richtungen den gleichen Druck, sodass die Dichte der Dichte des Grünkörpers vermieden werden kann.

Das isostatische Pressen ist in isostatische und trockene Isostat -Pressung des Isostat -Drückens und in nassem Beutel unterteilt. Isostatische Pressen von nassem Bag können Produkte mit komplexen Formen bilden, kann jedoch nur zeitweise funktionieren. Das isostatische Dry-Bag-Pressen kann den automatischen kontinuierlichen Betrieb realisieren, aber nur Produkte mit einfachen Formen wie quadratischer, rund und röhrenförmiger Querschnitte bilden. Isostatisches Pressen kann einen gleichmäßigen und dichten grünen Körper mit kleinem Brenner und gleichmäßiger Schrumpfung in alle Richtungen erhalten. Die Ausrüstung ist jedoch komplex und teuer, und die Produktionseffizienz ist nicht hoch und ist nur für die Produktion von Materialien mit besonderen Anforderungen geeignet.

2. Nassform

2.1 Fugen
Der Fugenformprozess ähnelt dem Klebebandguss. Der Unterschied besteht darin, dass der Formprozess einen physikalischen Dehydrationsprozess und den chemischen Koagulationsprozess umfasst. Die physische Dehydration entfernt das Wasser in der Aufschlämmung durch die Kapillarwirkung der porösen Gipsform. Die durch die Auflösung der Oberfläche erzeugte CA2+ erhöht die Ionenstärke der Aufschlämmung und führt zur Flockung der Aufschlämmung.
Unter der Wirkung der physikalischen Dehydration und der chemischen Gerinnung werden die Keramikpulverpartikel an der Gipsformwand abgelagert. Die Verschmutzung eignet sich für die Herstellung von Keramikteilen mit komplexen Formen in großem Maßstab, aber die Qualität des grünen Körpers, einschließlich Form, Dichte, Stärke usw., ist schlecht, die Arbeitsintensität der Arbeitnehmer ist hoch und ist nicht für automatisierte Betriebsvorgänge geeignet.

2.2 Heißkaste
Heißes Würfelguss besteht darin, Keramikpulver mit Bindemittel (Paraffin) bei einer relativ hohen Temperatur (60 ~ 100 ° C) zu mischen, um die Aufschlämmung für Heißkaste zu erhalten. Die Aufschlämmung wird unter der Wirkung von Druckluft in die Metallform injiziert, und der Druck wird beibehalten. Abkühlung, das Ohnmacht, um ein Wachsblank zu erhalten, wird der Wachsrohling unter dem Schutz eines inerten Pulvers, um einen grünen Körper zu erhalten, und der grüne Körper wird bei hoher Temperatur gesintert, um Porzellan zu werden.

Der grüne Körper, der durch heißes Würfelguss gebildet wird, weist genaue Abmessungen, einheitliche innere Struktur, weniger Schimmelpilzverschleiß und hohe Produktionseffizienz auf und ist für verschiedene Rohstoffe geeignet. Die Temperatur der Wachsschlammung und die Form muss streng kontrolliert werden, da sie ansonsten unter Injektion oder Verformung verursacht wird, sodass sie nicht für die Herstellung großer Teile geeignet ist und der zweistufige Brandprozess kompliziert ist und der Energieverbrauch hoch ist.

2.3 Bandguss
Das Bandguss besteht darin, Keramikpulver vollständig mit einer großen Menge an organischen Bindemitteln, Weichmachern, Dispergiermitteln usw. zu mischen, um eine fließbare viskose Aufschlämmung zu erhalten, die Aufschlämmung dem Trichter der Gussmaschine hinzuzufügen und mit einem Schaber die Dicke zu steuern. Es fließt durch die Fütterungsdüse zum Förderband und der Filmrohling wird nach dem Trocknen erhalten.

Dieser Vorgang eignet sich zur Vorbereitung von Filmmaterialien. Um eine bessere Flexibilität zu erzielen, wird eine große Menge an organischer Substanz hinzugefügt, und die Prozessparameter müssen streng kontrolliert werden, andernfalls verursacht sie leicht Mängel wie Schälen, Streifen, niedrige Filmfestigkeit oder schwieriges Schälen. Die verwendete organische Substanz ist toxisch und verursacht Umweltverschmutzung, und ein ungiftiges oder weniger giftiges System sollte so weit wie möglich verwendet werden, um die Umweltverschmutzung zu verringern.

2.4 Geleinspritzformung
Die Geljektionsformtechnologie ist ein neues kolloidales Rapid -Prototyping -Prozess, das zuerst von Forschern des Oak Ridge National Laboratory in den frühen neunziger Jahren erfunden wurde. In seinem Kern befindet sich die Verwendung von organischen Monomerlösungen, die in hochfeste, seitlich verknüpfte Polymer-Lösungsgele polymerisieren.

Eine in einer Lösung von organische Monomere gelöste Aufschlämmung von Keramikpulver wird in eine Form gegossen, und das Monomermischung polymerisiert ein gelierter Teil. Da das seitlich verknüpfte Polymer-Lösungsmittel nur 10% –20% (Massenfraktion) enthält, ist es einfach, das Lösungsmittel durch einen Trocknenschritt aus dem Gelteil aus dem Gelteil zu entfernen. Gleichzeitig können die Polymere aufgrund der lateralen Verbindung der Polymere während des Trocknungsprozesses nicht mit dem Lösungsmittel wandern.

Diese Methode kann verwendet werden, um einphasige und zusammengesetzte Keramikteile herzustellen, die komplexe Keramikteile mit quasi-netgröße bilden können, und ihre grüne Festigkeit beträgt bis zu 20 bis 30 MPa oder mehr, was aufberichtet werden kann. Das Hauptproblem dieser Methode besteht darin, dass die Schrumpfungsrate des Embryo -Körpers während des Verdichtungsprozesses relativ hoch ist, was leicht zur Verformung des Embryo -Körpers führt. Einige organische Monomere haben eine Sauerstoffhemmung, wodurch die Oberfläche schälen und abfällt. Aufgrund des temperaturinduzierten organischen Monomerpolymerisationsprozesses, der eine Temperaturrasur verursacht, führt die Existenz von innerer Spannung, was dazu führt, dass die Lücken gebrochen werden und so weiter.

2.5 Injektionsformung direkter Verfestigung
Direkte Verfestigung von Injektionsformungen ist eine von ETH Zürich entwickelte Formtechnologie: Lösungsmittelwasser, Keramikpulver und organische Additive werden vollständig gemischt, um elektrostatisch stabil zu bilden, mit niedriger Viskosität, hoch-soliden Aufschlämmung, die durch Zugabe von Schlucken oder Chemikalien, die die Elektrolytkonzentration erhöhen, und der Scherze, die zu einem nicht poorösen Schimmelpilz addiert werden.

Kontrolle des Fortschritts chemischer Reaktionen während des Prozesses. Die Reaktion vor dem Injektionsleisten wird langsam durchgeführt, die Viskosität der Aufschlämmung wird niedrig gehalten und die Reaktion wird nach Injektionsformung beschleunigt, die Aufschlämmung verfestigt und die Flüssigkeitsschlammung wird in einen festen Körper verwandelt. Der erhaltene grüne Körper hat gute mechanische Eigenschaften und die Festigkeit kann 5 kPa erreichen. Der grüne Körper wird entmoldet, getrocknet und gesintert, um einen Keramikteil der gewünschten Form zu bilden.

Seine Vorteile sind, dass es nicht eine kleine Menge organischer Additive (weniger als 1%) benötigt oder nur benötigt, der grüne Körper muss nicht entfetten, die grüne Körperdichte ist einheitlich, die relative Dichte ist hoch (55%~ 70%) und kann große und komplex-veränderte keramische Teile bilden. Der Nachteil ist, dass die Additive teuer sind und Gas während der Reaktion im Allgemeinen freigesetzt wird.

2.6 Injektionsform
Injektionsformungen werden seit langem bei der Form von Kunststoffprodukten und der Formteile von Metallformen verwendet. In diesem Prozess wird die Härtung von thermoplastischen organischen Stücken mit niedriger Temperatur oder hohe Temperaturhärtung von Thermosetting -Organics verwendet. Der Pulver und der organische Träger werden in einer speziellen Mischausrüstung gemischt und dann unter hohem Druck in die Form injiziert (Zehn bis Hunderte von MPA). Aufgrund des großen Formdrucks weisen die erhaltenen Rohlinge genaue Abmessungen, hohe Glätte und kompakte Struktur auf; Die Verwendung von speziellen Formgeräten verbessert die Produktionseffizienz erheblich.

In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren wurde der Injektionsformprozess auf die Form von Keramikteilen angewendet. In diesem Prozess wird das plastische Formen von kargen Materialien durch Zugabe einer großen Menge an organischer Substanz realisiert, was ein gemeinsamer keramischer Kunststoffformprozess ist. 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 der injektionsgeformte Körper.

Der Injektionsformprozess hat die Vorteile eines hohen Grads an Automatisierung und präziser Größe des Formblankens. Der organische Gehalt in der grünen Karosserie von inspritzgeflieten Keramikteilen beträgt jedoch bis zu 50 VOL%. Es dauert lange, selbst mehrere Tage bis Dutzende von Tagen, um diese organischen Substanzen im nachfolgenden Sinterprozess zu beseitigen, und es ist leicht, Qualitätsfehler zu verursachen.

2.7 kolloidale Injektionsformung
Um die Probleme der großen Menge an organischer Substanz und der Schwierigkeit zu lösen, die Schwierigkeiten im traditionellen Injektionsformprozess zu beseitigen, schlug die Universität Tsinghua kreativ einen neuen Verfahren für kolloidale Injektionsformelemente vor und entwickelte unabhängig voneinander einen kolloidalen Injektionsformprototyp, um die Injektion von börsenkeramischen Ceramic -Einflüssen zu realisieren. Bildung.

Die Grundidee besteht darin, kolloidale Formteile mit Injektionsleisten unter Verwendung proprietärer Injektionsgeräte und neuer Härtungstechnologie zu kombinieren, die durch den kolloidalen In-situ-Verfestigungsprozess bereitgestellt werden. Dieser neue Prozess verbraucht weniger als 4wt.% Der organischen Substanz. Eine geringe Menge an organischen Monomeren oder organischen Verbindungen in der Aufhängung auf Wasserbasis wird verwendet, um die Polymerisation organischer Monomere nach der Injektion in die Form schnell zu induzieren, um ein organisches Netzwerkskelett zu bilden, das gleichmäßig das Keramikpulver einpackt. Unter ihnen ist nicht nur die Zeit des Entschlüsselns stark verkürzt, sondern auch die Möglichkeit, Entschlüsse zu knacken.

Es gibt einen großen Unterschied zwischen Injektionsleisten von Keramik und kolloidalem Formteilen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Ersteres zur Kategorie der Kunststoffform gehört und der letztere zum Aufschlämmungsformeln gehört, dh die Aufschlämmung hat keine Plastizität und ist ein kargeres Material. Da die Aufschlämmung keine Plastizität in kolloidalen Form aufweist, kann die traditionelle Vorstellung von Keramikinjektionsform nicht angewendet werden. Wenn kolloidale Formteile mit Injektionsformungen kombiniert werden, wird kolloidales Injektionsformel von Keramikmaterialien durch Verwendung proprietärer Injektionsgeräte und neuer Aushärtungstechnologie durch kolloidales In-situ-Formprozess realisiert.

Der neue Prozess der kolloidalen Injektionsformung von Keramik unterscheidet sich von allgemeinem kolloidalem Formen und traditionellem Injektionsleisten. Der Vorteil eines hohen Grads an Formtypautomation ist eine qualitative Sublimation des kolloidalen Formprozesses, der die Hoffnung für die Industrialisierung der High-Tech-Keramik wird.