Nove procesos de moldura de precisión de cerámica de circonio

Nove procesos de moldura de precisión de cerámica de circonio
O proceso de moldura xoga un papel de enlace en todo o proceso de preparación de materiais cerámicos e é a clave para garantir a fiabilidade do rendemento e a repetibilidade da produción de materiais e compoñentes cerámicos.
Co desenvolvemento da sociedade, o método tradicional de amasado, o método de formación de rodas, o método de esmalte, etc., da cerámica tradicional, xa non pode satisfacer as necesidades da sociedade moderna para a produción e o perfeccionamento, polo que naceu un novo proceso de moldura. Os materiais cerámicos finos de ZRO2 son amplamente utilizados nos seguintes 9 tipos de procesos de moldura (2 tipos de métodos secos e 7 tipos de métodos húmidos):

1. Moldura en seco

1.1 Presionamento en seco

O prensado en seco usa a presión para presionar o po de cerámica nunha certa forma do corpo. A súa esencia é que, baixo a acción da forza externa, as partículas de po achéganse entre si no molde e están firmemente combinadas por fricción interna para manter unha certa forma. O principal defecto nos corpos verdes presionados en seco é a espallación, que se debe á fricción interna entre os po e a fricción entre os po e a parede do molde, dando lugar a unha perda de presión dentro do corpo.

As vantaxes do prensado en seco son que o tamaño do corpo verde é preciso, a operación é sinxela e é conveniente realizar un funcionamento mecanizado; O contido de humidade e aglutinante na prensado en seco verde é menor, e o encollemento de secado e disparo é pequeno. Úsase principalmente para formar produtos con formas sinxelas e a relación de aspecto é pequena. O aumento do custo de produción causado polo desgaste do molde é a desvantaxe do prensado en seco.

1.2 Presionamento isostático

A prensado isostático é un método especial de formación desenvolvido sobre a base da prensa tradicional en seco. Utiliza a presión de transmisión de fluído para aplicar a presión uniformemente ao po dentro do molde elástico desde todas as direccións. Debido á coherencia da presión interna do fluído, o po leva a mesma presión en todas as direccións, polo que se pode evitar a diferenza na densidade do corpo verde.

A prensado isostático divídese en bolsas molladas presionantes isostáticas e en seco. A bolsa mollada isostática pode formar produtos con formas complexas, pero só pode funcionar de xeito intermitente. O prensado isostático da bolsa seca pode realizar un funcionamento continuo automático, pero só pode formar produtos con formas sinxelas como seccións transversais cadradas, redondas e tubulares. A prensado isostático pode obter un corpo verde uniforme e denso, con pequenos encollidos de disparo e encollemento uniforme en todas as direccións, pero o equipo é complexo e caro, e a eficiencia da produción non é alta, e só é adecuado para a produción de materiais con requisitos especiais.

2. Formación mollada

2.1 Plouting
O proceso de moldura de esmalte é similar ao fundición de cintas, a diferenza é que o proceso de moldura inclúe proceso físico de deshidratación e proceso de coagulación química. A deshidratación física elimina a auga na suspensión a través da acción capilar do molde de xeso poroso. O Ca2+ xerado pola disolución da superficie CASO4 aumenta a resistencia iónica da suspensión, dando lugar á floculación da suspensión.
Baixo a acción da deshidratación física e da coagulación química, as partículas de po de cerámica deposítanse na parede do molde de xeso. O rejote é adecuado para a preparación de pezas de cerámica a gran escala con formas complexas, pero a calidade do corpo verde, incluíndo forma, densidade, forza, etc., é pobre, a intensidade laboral dos traballadores é alta e non é adecuada para operacións automatizadas.

2.2 Casto de matrices en calor
O casting de matriz quente é mesturar po de cerámica con aglutinante (parafina) a unha temperatura relativamente alta (60 ~ 100 ℃) para obter lámpado para o casting de calor. A suspensión inxecta no molde metálico baixo a acción do aire comprimido e mantense a presión. Refrixeración, desmoronando para obter un branco de cera, o branco de cera está desbotado baixo a protección dun po inerte para obter un corpo verde e o corpo verde está sinterizado a alta temperatura para converterse en porcelana.

O corpo verde formado polo casting de matriz quente ten dimensións precisas, estrutura interna uniforme, menos desgaste de moldes e alta eficiencia de produción e é adecuada para varias materias primas. A temperatura da suspensión de cera e o molde deben ser controladas estrictamente, se non, causará baixo inxección ou deformación, polo que non é adecuado para fabricar pezas grandes, e o proceso de disparo en dous pasos é complicado e o consumo de enerxía é elevado.

2.3 Casting de cinta
O lanzamento de cintas é mesturar completamente o po de cerámica cunha gran cantidade de ligantes orgánicos, plastificantes, dispersantes, etc. Para obter unha lámpada viscosa fluída, engadir a suspensión á tolva da máquina de fundición e usar un rascador para controlar o grosor. Flúe ata a cinta transportadora a través da boquilla de alimentación e a película en branco obtense despois do secado.

Este proceso é adecuado para a preparación de materiais de cine. Para obter unha mellor flexibilidade, engádese unha gran cantidade de materia orgánica e os parámetros do proceso son necesarios para ser controlados estrictamente, se non, provocará facilmente defectos como pelar, raias, baixa forza da película ou pelar difícil. A materia orgánica empregada é tóxica e provocará a contaminación ambiental, e un sistema non tóxico ou menos tóxico debe usarse o máximo posible para reducir a contaminación ambiental.

2.4 moldura por inxección de xel
A tecnoloxía de moldura por inxección de xel é un novo proceso de prototipado rápido coloidal inventado por primeira vez por investigadores do laboratorio nacional de Oak Ridge a principios dos noventa. No seu núcleo está o uso de solucións de monómeros orgánicos que polimerizan en xeles-solventes de polímero de alta resistencia, lateralmente.

Unha purga de po de cerámica disolta nunha solución de monómeros orgánicos é lanzada nun molde e a mestura de monómeros polimerízase para formar unha parte xelada. Dado que o polímero ligado lateralmente só contén un 10% -20% (fracción de masa) polímero, é fácil eliminar o disolvente da parte de xel por un paso de secado. Ao mesmo tempo, debido á conexión lateral dos polímeros, os polímeros non poden migrar co disolvente durante o proceso de secado.

Este método pódese usar para fabricar pezas cerámicas monofásicas e compostas, que poden formar pezas de cerámica de tamaño complexo, case net, e a súa forza verde é de 20-30MPA ou máis, que se pode reprocesar. O principal problema deste método é que a taxa de encollemento do corpo do embrión é relativamente alta durante o proceso de densificación, o que leva facilmente á deformación do corpo do embrión; Algúns monómeros orgánicos teñen inhibición de osíxeno, o que fai que a superficie se pele e caia; Debido ao proceso de polimerización de monómeros orgánicos inducido pola temperatura, provocando que o afeitado da temperatura leva á existencia do estrés interno, o que fai que os brancos se rompan e así por diante.

2.5 moldura de inxección de solidificación directa
O moldeo por inxección de solidificación directa é unha tecnoloxía de moldura desenvolvida por ETH Zúric: auga disolvente, po de cerámica e aditivos orgánicos están completamente mesturados para formar electrostaticamente estables, baixa viscosidade, de alta contido en disolido, que se pode cambiar engadindo pH ou produtos químicos que aumentan a concentración de electrólitos, a influencia de modelos non posta.

Controla o progreso das reaccións químicas durante o proceso. A reacción antes do moldeo por inxección realízase lentamente, a viscosidade da suspensión mantense baixa e a reacción acelérase despois do moldeo por inxección, a suspensión solidifícase e a suspensión de fluído transfórmase nun corpo sólido. O corpo verde obtido ten boas propiedades mecánicas e a forza pode chegar a 5kPa. O corpo verde está desmolgado, secado e sinterizado para formar unha parte cerámica da forma desexada.

As súas vantaxes son que non precisa ou só precisa unha pequena cantidade de aditivos orgánicos (menos do 1%), o corpo verde non precisa desgraciar, a densidade do corpo verde é uniforme, a densidade relativa é alta (55%~ 70%) e pode formar partes cerámicas de tamaño grande e complexas. A súa desvantaxe é que os aditivos son caros e o gas é xeralmente liberado durante a reacción.

2.6 moldura por inxección
O moldeo por inxección foi usado desde hai tempo na moldura de produtos plásticos e no moldeo de moldes metálicos. Este proceso usa curado a baixa temperatura de orgánicos termoplásticos ou curado a alta temperatura de orgánicos termo. O po e o transportista orgánico mestúranse nun equipo de mestura especial e logo inxectanse no molde a alta presión (decenas a centos de MPa). Debido á gran presión de moldura, os brancos obtidos teñen dimensións precisas, alta suavidade e estrutura compacta; O uso de equipos especiais de moldura mellora moito a eficiencia da produción.

A finais dos anos 70 e principios dos anos 1980, o proceso de moldura por inxección aplicouse á moldura de partes cerámicas. Este proceso realiza o moldeo plástico de materiais áridos engadindo unha gran cantidade de materia orgánica, que é un proceso común de moldura de plástico cerámico. En tecnoloxía de moldeo por inxección, ademais de usar orgánicos termoplásticos (como polietileno, poliestireno), orgánicos termosetantes (como resina epoxi, resina fenólica) ou polímeros solubles en auga como o ligante principal, é necesario engadir certas cantidades de procesos de axuda, como os lubricantes e os axentes de coplamiento para mellorar as cantidades de fluididade dos procesos, como a calidade de fluidez dos procesos dos procesos de fluididade. o corpo moldeado por inxección.

O proceso de moldura por inxección ten as vantaxes dun alto grao de automatización e tamaño preciso do branco. Non obstante, o contido orgánico no corpo verde de partes cerámicas moldeadas por inxección é de ata un 50%%. Leva moito tempo, incluso varios días ata decenas de días, para eliminar estas substancias orgánicas no proceso de sinterización posterior, e é fácil causar defectos de calidade.

2.7 moldura de inxección coloidal
Para resolver os problemas da gran cantidade de materia orgánica engadida e a dificultade de eliminar as dificultades no proceso tradicional de moldura por inxección, a Universidade de Tsinghua propuxo creativamente un novo proceso para a moldura de inxección coloidal da moldura de cerámica cerámica e desenvolveu de xeito independente un prototipo de moldura de inxección coloidal. formando.

A idea básica é combinar o moldeo coloidal con moldura por inxección, empregando equipos de inxección propietaria e nova tecnoloxía de curación proporcionada polo proceso de moldura de solidificación coloidal in situ. Este novo proceso usa menos do 4wt.% Da materia orgánica. Unha pequena cantidade de monómeros orgánicos ou compostos orgánicos na suspensión a base de auga úsase para inducir rapidamente a polimerización de monómeros orgánicos despois da inxección no molde para formar un esqueleto de rede orgánica, que envolve uniformemente o po cerámico. Entre eles, non só se reduce moito o tempo de desgarramento, senón que tamén se reduce moito a posibilidade de racharse de desgumidade.

Hai unha enorme diferenza entre o moldeo por inxección de cerámica e o moldeo coloidal. A principal diferenza é que o primeiro pertence á categoría de moldura de plástico, e o segundo pertence a moldura de suspensión, é dicir, a suspensión non ten plasticidade e é un material estéril. Debido a que a suspensión non ten plasticidade no moldeo coloidal, non se pode adoptar a idea tradicional de moldeo por inxección de cerámica. Se o moldeo coloidal se combina con moldura por inxección, a moldura de inxección coloidal de materiais cerámicos realízase mediante o uso de equipos de inxección propietaria e nova tecnoloxía de curado proporcionada polo proceso de moldeo coloidal in situ.

O novo proceso de moldura de inxección coloidal da cerámica é diferente do moldeado coloidal xeral e do moldeo tradicional da inxección. A vantaxe dun alto grao de automatización de molduras é unha sublimación cualitativa do proceso de moldura coloidal, que se converterá na esperanza para a industrialización da cerámica de alta tecnoloxía.