Nou processos de modelat de precisió de ceràmica de zirconi

Nou processos de modelat de precisió de ceràmica de zirconi
El procés de modelat té un paper d’enllaç en tot el procés de preparació de materials ceràmics i és la clau per garantir la fiabilitat del rendiment i la repetibilitat de la producció de materials i components ceràmics.
Amb el desenvolupament de la societat, el mètode tradicional de l’avantatge a mà, el mètode de formació de rodes, el mètode de retenció, etc. de la ceràmica tradicional ja no pot satisfer les necessitats de la societat moderna per a la producció i el perfeccionament, de manera que va néixer un nou procés de modelat. Els materials de ceràmica fina ZRO2 s’utilitzen àmpliament en els següents 9 tipus de processos de modelat (2 tipus de mètodes secs i 7 tipus de mètodes humits):

1. Motller en sec

1.1 Pressament sec

La premsada en sec utilitza la pressió per prémer la pols ceràmica en una determinada forma del cos. La seva essència és que, sota l’acció de la força externa, les partícules de pols s’apropen entre elles en el motlle i es combinen fermament per la fricció interna per mantenir una determinada forma. El principal defecte dels cossos verds premsats en sec és l’espalament, que es deu a la fricció interna entre els pols i la fricció entre les pols i la paret del motlle, donant lloc a una pèrdua de pressió dins del cos.

Els avantatges de la premsa seca són que la mida del cos verd és precisa, l’operació és senzilla i és convenient realitzar un funcionament mecanitzat; El contingut de la humitat i l’aglutinant de la premsat seca verda és menor, i l’assecat i la contracció del tret és petit. S'utilitza principalment per formar productes amb formes senzilles i la relació d'aspecte és petita. L’augment del cost de producció causat pel desgast de motlles és l’inconvenient de la premsa en sec.

1.2 Premeu isostàtic

La premsa isostàtica és un mètode especial de formació desenvolupat sobre la base de la premsa en sec tradicional. Utilitza la pressió de transmissió de fluids per aplicar pressió uniformement a la pols dins del motlle elàstic des de totes les direccions. A causa de la consistència de la pressió interna del fluid, la pols té la mateixa pressió en totes les direccions, de manera que es pot evitar la diferència en la densitat del cos verd.

La premsa isostàtica es divideix en la bossa humida i la premsa isostàtica de la bossa i la bossa seca. La premsa isostàtica de la bossa humida pot formar productes amb formes complexes, però només pot funcionar de manera intermitent. La premsa isostàtica de la bossa seca pot realitzar un funcionament continu automàtic, però només pot formar productes amb formes senzilles com ara seccions creuades quadrades, rodones i tubulars. La premsa isostàtica pot obtenir un cos verd uniforme i dens, amb una reducció petita de tret i una contracció uniforme en totes les direccions, però l'equip és complex i costós, i l'eficiència de producció no és elevada i només és adequada per a la producció de materials amb requisits especials.

2. Formació humida

2.1 Retiració
El procés de modelat de lluentor és similar al de la colada de cintes, la diferència és que el procés de modelat inclou el procés de deshidratació física i el procés de coagulació química. La deshidratació física elimina l’aigua a la purina a través de l’acció capil·lar del motlle de guix porós. El CA2+ generat per la dissolució de la superfície CASO4 augmenta la força iònica de la purina, donant lloc a la floculació de la purina.
Sota l’acció de la deshidratació física i la coagulació química, les partícules de ceràmica en pols es dipositen a la paret del motlle de guix. El retenció és adequat per a la preparació de parts de ceràmica a gran escala amb formes complexes, però la qualitat del cos verd, inclosa la forma, la densitat, la força, etc., és pobra, la intensitat laboral dels treballadors és alta i no és adequada per a operacions automatitzades.

2.2 Casting Hot Die
La colada de matrius en calent és barrejar pols ceràmic amb aglutinant (parafina) a una temperatura relativament alta (60 ~ 100 ℃) per obtenir purins per a la fosa de matrius en calent. La purina s’injecta al motlle metàl·lic sota l’acció de l’aire comprimit i es manté la pressió. El refredament, el que es demana per obtenir un en blanc de cera, el blanc de la cera es rosa sota la protecció d’una pols inerta per obtenir un cos verd, i el cos verd es sinteritza a alta temperatura per convertir -se en porcellana.

El cos verd format per la colada de matrius calentes té dimensions precises, estructura interna uniforme, menys desgast de motlles i alta eficiència de producció i és adequat per a diverses matèries primeres. La temperatura de la purina de cera i el motlle ha de ser controlada estrictament, en cas contrari, causarà sota injecció o deformació, de manera que no és adequat per fabricar parts grans i el procés de tret en dos passos és complicat i el consum d’energia és elevat.

2.3 Fosa de cinta
La colada de cintes és barrejar completament la pols de ceràmica amb una gran quantitat de lligadors orgànics, plastificants, dispersants, etc. Per obtenir una purina viscosa fluïda, afegir la purina a la tremuja de la màquina de fosa i utilitzar un rascador per controlar el gruix. Es desprèn de la cinta transportadora a través de la boquilla d’alimentació i la pel·lícula en blanc s’obté després d’assecar -se.

Aquest procés és adequat per a la preparació de materials de cinema. Per obtenir una millor flexibilitat, s’afegeix una gran quantitat de matèria orgànica i cal controlar -los estrictament els paràmetres del procés, en cas contrari, causarà fàcilment defectes com pelar -se, ratlles, baixa força de pel·lícula o pelar difícil. La matèria orgànica utilitzada és tòxica i provocarà la contaminació ambiental i s’hauria d’utilitzar un sistema no tòxic o menys tòxic el màxim possible per reduir la contaminació ambiental.

2.4 Motller per injecció de gel
La tecnologia de modelat per injecció de gel és un nou procés de prototipat ràpid col·loïdal inventada per investigadors del Laboratori Nacional de Oak Ridge a principis dels anys 90. Al seu nucli hi ha l’ús de solucions de monòmers orgànics que es polimeritzen en gels polimèrics de gran resistència i lateralment.

Una purina de pols de ceràmica dissolta en una solució de monòmers orgànics es fosa en un motlle i la barreja de monòmer polimeritza per formar una part gelificada. Com que el polímer-solvent enllaçat lateralment conté només un polímer del 10% -20% (fracció de massa), és fàcil eliminar el dissolvent de la part de gel mitjançant un pas d'assecat. Al mateix temps, a causa de la connexió lateral dels polímers, els polímers no poden migrar amb el dissolvent durant el procés d'assecat.

Aquest mètode es pot utilitzar per fabricar peces ceràmiques monofàsiques i compostes, que poden formar peces de ceràmica en forma complexa i quasi-netes, i la seva força verda és tan alta com 20-30MPa o més, que es poden reprocessar. El principal problema d’aquest mètode és que la velocitat de contracció del cos embrionari és relativament elevada durant el procés de densificació, cosa que condueix fàcilment a la deformació del cos de l’embrió; Alguns monòmers orgànics tenen inhibició de l’oxigen, cosa que fa que la superfície es pela i caigui; A causa del procés de polimerització de monòmers orgànics induïda per la temperatura, el fet que l’afait de la temperatura condueix a l’existència d’estrès intern, cosa que fa que els buits es trenquin, etc.

2.5 Motllió d'injecció directa de solidificació
El modelat d’injecció de solidificació directa és una tecnologia de modelat desenvolupada per ETH Zuric: l’aigua dissolvent, la pols ceràmica i els additius orgànics es barregen completament per formar el pH o productes químics electrostàticament estables, de baixa viscositat, de contingut de contingut elevat, que es pot canviar afegint pH de purí o productes químics que augmenten la concentració dels electrolits, després el purí està en decisat en un motlle no fon.

Controleu el progrés de les reaccions químiques durant el procés. La reacció abans del modelat per injecció es realitza lentament, la viscositat de la purina es manté baixa i la reacció s’accelera després del modelat d’injecció, el purí es solidifica i el purí de líquid es transforma en un cos sòlid. El cos verd obtingut té bones propietats mecàniques i la força pot arribar a 5kPa. El cos verd es demana, s’asseca i s’inicia per formar una part ceràmica de la forma desitjada.

Els seus avantatges són que no necessita o només necessita una petita quantitat d’additius orgànics (menys de l’1%), el cos verd no ha de desgreixar-se, la densitat del cos verd és uniforme, la densitat relativa és alta (55%~ 70%) i pot formar parts ceràmiques de mida gran i en forma de complex. El seu desavantatge és que els additius són costosos i el gas s’allibera generalment durant la reacció.

2.6 Motller per injecció
El modelat per injecció s'ha utilitzat durant molt de temps en el modelat de productes de plàstic i en el modelat de motlles metàl·lics. Aquest procés utilitza un guarniment de baixa temperatura d’orgànics termoplàstics o un guarniment d’alta temperatura d’orgànics termosetting. La pols i el portador orgànic es barregen en un equip de mescla especial i després s’injecten al motlle a alta pressió (desenes a centenars de MPa). A causa de la gran pressió de modelat, els blancs obtinguts tenen dimensions precises, alta suavitat i estructura compacta; L’ús d’equips especials de modelat millora molt l’eficiència de la producció.

A finals dels anys 70 i principis de la dècada de 1980, el procés de modelat per injecció es va aplicar a la modelat de parts de ceràmica. Aquest procés realitza el modelat de plàstic de materials àrids afegint una gran quantitat de matèria orgànica, que és un procés comú de modelat de plàstic ceràmic. En la tecnologia de modelat per injecció, a més d’utilitzar orgànics termoplàstic El cos modelat per injecció.

El procés de modelat per injecció té els avantatges d’un alt grau d’automatització i la mida precisa del modelat en blanc. Tot i això, el contingut orgànic del cos verd de les parts ceràmiques relacionades amb la injecció és tan elevat del 50%. Es necessita molt de temps, fins i tot diversos dies fins a desenes de dies, per eliminar aquestes substàncies orgàniques en el procés posterior de sinterització, i és fàcil causar defectes de qualitat.

2,7 modelat per injecció col·loïdal
Per tal de resoldre els problemes de la gran quantitat de matèria orgànica afegida i la dificultat d’eliminar les dificultats en el procés tradicional de modelat d’injecció, la Universitat de Tsinghua va proposar creativament un nou procés per a l’emmotllament d’injecció col·loïdal de ceràmica i va desenvolupar independentment un prototip de modelat d’injecció col·loïdal per realitzar la injecció de fluixos ceràmics. formant.

La idea bàsica és combinar el modelat col·loïdal amb el modelat per injecció, mitjançant equips d’injecció propietaris i una nova tecnologia de curació proporcionada pel procés de modelat de solidificació in situ col·loïdal. Aquest nou procés utilitza menys del 4% de la matèria orgànica. Una petita quantitat de monòmers orgànics o compostos orgànics en la suspensió a base d’aigua s’utilitza per induir ràpidament la polimerització de monòmers orgànics després de la injecció al motlle per formar un esquelet de xarxa orgànica, que embolcalla uniformement la pols ceràmica. Entre ells, no només s’escurça molt el temps de desgràcia, sinó que també es redueix molt la possibilitat d’esquerdament de desgràcia.

Hi ha una gran diferència entre el modelat per injecció de ceràmica i modelat col·loïdal. La diferència principal és que el primer pertany a la categoria de modelat de plàstic, i el segon pertany a un modelat de purins, és a dir, el purí no té plasticitat i és un material àrid. Com que la purina no té plasticitat en el modelat col·loïdal, no es pot adoptar la idea tradicional del modelat per injecció ceràmica. Si el modelat col·loïdal es combina amb el modelat per injecció, el modelat per injecció col·loïdal de materials ceràmics es realitza mitjançant equips d'injecció propietaris i una nova tecnologia de curació proporcionada pel procés de modelat in situ col·loïdal.

El nou procés de modelat per injecció col·loïdal de ceràmica és diferent del modelat col·loïdal general i del modelat tradicional per injecció. L’avantatge d’un alt grau d’automatització de modelat és una sublimació qualitativa del procés de modelat col·loïdal, que es convertirà en l’esperança de la industrialització de ceràmica d’alta tecnologia.