성형 공정은 전체 세라믹 재료 준비 공정에서 연결 역할을 하며 세라믹 재료 및 부품의 성능 신뢰성과 생산 반복성을 보장하는 핵심입니다.
사회가 발전함에 따라 전통적인 세라믹 손 반죽 방법, 휠 성형 방법, 그라우팅 방법 등은 더 이상 현대 사회의 생산 및 정제 요구를 충족시킬 수 없으므로 새로운 성형 공정이 탄생했습니다. 다음 9가지 유형의 ZrO2 미세 세라믹 재료 성형 공정이 널리 사용됩니다(2가지 건식 방법과 7가지 습식 방법):
건식 프레스 성형은 세라믹 분말을 녹입니다. 성형체를 특정 형상으로 압축하는 본질은 외력의 작용으로 분말 입자가 금형 내에서 서로 가까워지고 내부 마찰에 의해 단단히 결합되어 특정 형상을 유지한다는 것입니다. 이는 분말 사이의 내부 마찰과 분말과 금형 벽 사이의 마찰로 인해 성형체 내부에 압력 손실이 발생하기 때문입니다.
건식 프레스 성형의 장점은 정확한 본체 크기, 간단한 조작, 편리한 기계화 작업입니다. 건식 프레스 성형체에는 수분과 바인더가 적고 건조 및 소성 시 수축이 적습니다. 주로 형상이 단순하고 종횡비가 작은 제품을 형성하는 데 사용됩니다. 금형 마모이에 따른 생산 비용의 증가는 건식 프레스 성형의 단점이다.
등방성 프레싱은 전통적인 건식 프레싱을 기반으로 개발된 특수 성형 방법입니다. 유체를 이용하여 압력을 전달하고, 탄성몰드 내의 분말에 모든 방향에서 균일하게 압력을 가하는 장치입니다. 유체 내부 압력의 일관성으로 인해 분말은 모든 방향에서 동일한 압력을 견디므로 신체 내 밀도 차이를 방지합니다.
사진: 등압성형으로 형성된 세라믹 구조 부품
등방성 압축은 습식 백 등방형 압축과 건식 백 등방형 압축으로 나눌 수 있습니다. 웨트백 등방성 프레싱은 상대적으로 복잡한 형태의 제품을 형성할 수 있지만 간헐적으로만 작동할 수 있습니다. 드라이백 등방압 프레싱은 자동 연속 작업을 실현할 수 있지만 정사각형, 원형, 관형 단면과 같은 단순한 모양의 제품만 형성할 수 있습니다. 등방성 프레싱은 소성 수축이 적고 모든 방향에서 균일한 수축을 갖는 균일하고 조밀한 성형체를 생산할 수 있습니다. 그러나 장비가 복잡하고 비싸며 생산 효율성이 높지 않습니다. 특별한 요구 사항이 있는 재료의 생산에만 적합합니다. .
그라우팅 성형 공정은 테이프 캐스팅과 유사합니다. 차이점은 성형 공정에 물리적 탈수 공정과 화학적 응고 공정이 포함된다는 점입니다. 물리적 탈수는 모세혈관을 통과합니다. 화학적 응결과정은 석고주형 표면에 CaSO4가 용해되어 생성된 Ca2+가 슬러리 내의 이온세기를 증가시켜 슬러리의 응집을 일으키기 때문이다.
물리적 탈수 및 화학적 응고 작용에 따라 세라믹 분말 입자가 석고 주형 벽에 침전됩니다. 슬러리 사출 성형은 복합물을 준비하는 데 적합합니다. 대형 세라믹 부품이지만 형상, 밀도, 강도 등을 포함한 본체 품질이 노동 집약적이며 자동화 작업에 적합하지 않습니다.
열간 다이캐스팅은 세라믹 분말과 바인더(파라핀)을 비교적 높은 온도(60~100℃)에서 혼합하여 열간 다이캐스팅용 슬러리를 얻는 방법으로 슬러리가 압축공기에 작용하여 주입됩니다. 금속 몰드를 사용하여 압력을 가하고 식힌 후 탈형하여 왁스 블랭크를 얻습니다. 왁스 블랭크를 불활성 분말로 보호하여 탈왁스를 얻은 다음 고온에서 소결하여 도자기로 만듭니다. 열간 다이 캐스팅으로 형성된 그린 바디는 정확한 치수, 균일한 내부 구조, 작은 금형 마모, 높은 생산 효율성을 가지며 다양한 원자재에 적합합니다. 왁스 슬러리와 금형의 온도를 엄격하게 제어해야 합니다. 그렇지 않으면 언더필이나 변형이 발생하므로 대형 부품을 제조하는 데 적합하지 않습니다. 동시에 2단계 소성 공정이 더 복잡하고 소비량이 더 높습니다. 에너지.
테이프 캐스팅은 세라믹 분말을 다량의 유기 결합제, 가소제, 분산제 등과 완전히 혼합하여 유동성 점성 슬러리를 얻고 슬러리를 추가하는 것입니다.캐스팅기의 호퍼에서는 스크레이퍼를 사용하여 두께를 조절하고, 필름은 공급 노즐을 통해 컨베이어 벨트로 흘러나와 건조 후 필름 베이스를 얻습니다.
이 공정은 박막 재료 준비에 적합합니다. 더 나은 유연성을 얻기 위해 다량의 유기물을 첨가하므로 공정 매개변수의 엄격한 제어가 필요합니다. 그렇지 않으면 쉽게 벗겨짐, 줄무늬, 필름 강도 저하 또는 벗겨짐 어려움 및 기타 결함. 사용되는 유기물은 독성이 있어 환경오염을 유발합니다. 환경오염을 줄이기 위해 독성이 없거나 독성이 적은 시스템을 최대한 사용해야 합니다.
젤 사출 성형 기술은 1990년대 초 Oak Ridge 국립 연구소의 연구원들이 처음 발명한 새로운 콜로이드 고속 프로토타이핑 공정입니다. . 그 핵심은 강력하고 측면으로 연결된 폴리머-용매 겔로 중합되는 유기 모노머 용액을 사용하는 것입니다.
세라믹 분말을 유기 모노머 용액에 용해시켜 형성된 슬러리를 금형에 붓고, 모노머 혼합물이 중합되어 겔화된 부분을 형성합니다. 측면으로 연결된 고분자-용매는 10~20%(질량분율)에 불과하기 때문에) 중합체이므로 건조단계를 통해 겔성분 중의 용매를 쉽게 제거할 수 있다. 동시에, 폴리머의 측면 연결로 인해 폴리머는 건조 과정에서 용매와 함께 이동할 수 없습니다. 이 방법은 단상 및 복합 세라믹 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 복잡한 형상과 준망 치수의 세라믹 부품을 형성할 수 있습니다. 친환경 강도는 20~30Mpa에 달하며, 재성형 처리가 가능합니다. 이 방법의 주요 문제점은 치밀화 과정에서 배아 본체의 수축률이 상대적으로 높아 배아 본체가 쉽게 변형될 수 있다는 것입니다. 유기 단량체의 온도 유도 중합 공정에 온도 구배로 인해 내부 응력이 발생하여 성형체가 부서지는 등의 현상이 발생합니다.
직접 응고 사출 성형성형은 취리히 연방 공과대학에서 개발한 성형 기술입니다: 용제수, 세라믹 분말 및 유기물 첨가제는 완전히 혼합되어 정전기적으로 안정하고 점도가 낮으며 고형분 함량이 높은 슬러리를 형성합니다., 슬러리의 pH를 변경하거나 전해질 농도를 높이는 화학 물질을 추가한 다음 슬러리를 비다공성 금형에 주입합니다. 프로세스 중 화학 반응의 진행을 제어합니다. 사출 성형 전에는 반응이 느리게 진행되고, 슬러리는 낮은 점도를 유지하며, 사출 성형 후에는 반응이 빠르게 진행되어 슬러리가 고형화되어 유체 상태의 슬러리가 고체로 변합니다. 얻은 성형체는 우수한 기계적 특성을 가지며 강도는 5kPa에 도달할 수 있습니다. 성형체를 탈형하고 건조하고 소결한 후 필요한 모양의 세라믹 부품이 형성됩니다.
유기첨가물이 전혀 또는 소량(1% 미만)만 필요하고, 몸체를 탈지할 필요가 없으며, 몸체의 밀도가 균일하다는 장점이 있으며, 상대 밀도가 높아(55%~70%) 대형 및 복잡한 모양의 세라믹 부품을 형성할 수 있습니다. 단점은 첨가제가 비싸고 일반적으로 반응 중에 가스가 방출된다는 점입니다.
사출 성형은 오랫동안 플라스틱 제품 성형과 금속 주형 성형에 사용되어 왔습니다. 열가소성 유기물을 저온 경화하거나 열경화성 유기물을 고온 경화하는 공정으로, 특수 혼합 장비에서 분말과 유기 담체를 혼합한 후 고압(수십~수백 MPa)으로 금형에 주입하는 공정입니다. . 높은 성형 압력으로 인해 생성된 그린 바디는 정확한 치수, 높은 부드러움 및 조밀한 구조를 가지며 특수 성형 장비를 사용하면 생산 효율성이 크게 향상됩니다. 1970년대 후반과 1980년대 초반에 세라믹 부품의 성형에 사출성형 공법이 적용되기 시작했는데, 이 공법은 다량의 유기물을 첨가하여 불임재료의 소성성형을 이룬다. . 그것은 플라스틱 성형 공정의 일반적인 유형인 세라믹입니다. 사출 성형 기술에서는 열가소성 유기물(예: 폴리에틸렌, 폴리스티렌), 열경화성 유기물(예: 에폭시 수지, 페놀 수지) 또는 수용성 고분자를 주 바인더로 사용하는 것 외에 일정량의 공정을 수행합니다. 가소제, 윤활제, 커플링제 등의 보조제는 세라믹 사출 현탁액의 유동성을 향상시키고 사출 성형체의 품질을 보장하는 데 사용됩니다. 사출 성형 공정은 높은 수준의 자동화와 성형체의 정확한 크기라는 장점을 가지고 있습니다. 그러나 사출 성형 세라믹 부품의 성형체에는 최대 50vol%의 유기물이 포함되어 있으며, 후속 소결 공정에서 이러한 유기물을 제거하는 데 며칠에서 수십 일까지 오랜 시간이 걸리며 쉽게 제거할 수 있습니다. 품질 결함을 유발합니다.
유기적 문제를 해결하려면 첨가량이 많고 문제 해결이 어려운 등의 문제로 인해 청화대학에서는 세라믹의 새로운 콜로이드 사출 성형 공정을 창의적으로 제안하고 콜로이드 사출 성형 시제품을 독자적으로 개발하여 불모 세라믹의 사출 성형을 실현했습니다. 슬러리.> 기본 아이디어는 독자적인 사출 장비와 콜로이드 현장 응고 성형 공정이 제공하는 새로운 응고 기술을 사용하여 콜로이드 성형과 사출 성형을 결합하는 것입니다. 이 새로운 공정은 유기물을 4wt.% 이하로 사용하며, 수성 현탁액에 소량의 유기 단량체 또는 유기 화합물을 사용하여 유기 단량체를 금형에 주입한 후 빠르게 중합을 유도하여 유기 네트워크 뼈를 생성합니다. .프레임은 세라믹 파우더를 균일하게 감싸서 탈지 시간을 크게 단축할 뿐만 아니라 탈지 균열 가능성을 크게 줄여줍니다. 도자기의 사출성형과 콜로이드성형은 큰 차이가 있는데, 가장 큰 차이점은 전자가 플라스틱성형에 속하고 후자는 슬러리성형에 속한다는 점, 즉, 슬러리는 가소성이 없고 불모의 물질이다. 콜로이드 성형은 슬러리에 가소성이 없기 때문에 전통적인 세라믹 사출 성형 아이디어를 사용할 수 없습니다. 콜로이드 성형과 사출 성형을 결합하면 독자적인 사출 장비와 콜로이드 현장 성형 공정을 통해 제공되는 새로운 응고 기술을 사용하여 세라믹 재료의 콜로이드 사출 성형을 구현할 수 있습니다. 새로운 세라믹 콜로이드 사출 성형 공정은 일반 콜로이드 성형 및 기존 사출 성형과 다릅니다. 콜로이드 현장 응고 및 성형체의 우수한 균일성이 장점입니다. , 낮은 유기 함량의 특성과 높은 사출 성형 자동화의 장점을 결합한 콜로이드 성형장인정신의 질적 승화는 첨단 세라믹 산업화의 희망이 될 것입니다.
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