Yuqori qattiqligi, yuqori haroratga chidamliligi, korroziyaga chidamliligi va mukammal elektr izolyatsiyasi tufayli alumina keramikasi aerokosmik, elektron qadoqlash, tibbiy asboblar va aşınmaya bardoshli-parchalar kabi yuqori darajadagi ishlab chiqarish sohalarida keng qo'llaniladi. Ushbu ilovalarda shakllantirish jarayoni seramikaning yakuniy ishlashi, o'lchov aniqligi va ishonchliligini belgilaydigan muhim bosqichdir. Shakllantirish alyuminiy oksidi kukunini ma'lum bir shakl va o'lchamdagi yashil tanaga tayyorlash jarayonini anglatadi. Keyinchalik quritish yoki sinterlash paytida deformatsiya yoki yorilishni oldini olish uchun yashil tananing iloji boricha yuqori zichlik va yaxshi bir xillikka ega bo'lishi talab qilinadi.
Alyuminiy oksidi keramika shakllantirish usullarining tasnifi
Keramika hosil qilish jarayonlari bo'shliqning oqim xususiyatlariga ko'ra quruq shakllanish va ho'l shakllanishga, ho'l shakllanish esa plastik shakllantirish va kolloid shakllantirishga bo'linadi.
Quruq shakllantirish
Quruq shakllantirishda bo'sh suv kam yoki umuman yo'q (6% dan kam) va boshqa bog'lovchi yoki moylash materiallari miqdori odatda 1% -2% dan oshmaydi. Jarayon kukunni qolipga joylashtirishni va kukunni shakllantirish uchun tashqi mexanik kuchni qo'llashni o'z ichiga oladi. Keramika yashil tanasi keramika zarralari orasidagi ishqalanish orqali ma'lum bir o'lcham va shaklni saqlab turadi. Yashil tana bo'sh, suyuq faza (bog'lovchi) va havodan tashkil topgan kompozit tizimdir.
01 Quruq presslash
Quruq presslash granulalar hosil qilish uchun avval kukunni suv yoki bog'lovchi bilan aralashtirishni, so'ngra granulalangan kukunni qolipga joylashtirishni va ma'lum bir kuch va shaklga ega yashil tanani hosil qilish uchun bosim o'tkazishni o'z ichiga oladi. Quruq presslashning afzalliklariga oddiy jarayon, qulay foydalanish, yirik{1}}miqyosdagi sanoat ishlab chiqarishi uchun yaroqlilik, yuqori yashil zichlik va sinterlangan mahsulotning kichik qisqarishi kiradi. Biroq, quruq presslashda bir o'qli presslash qo'llanilganligi sababli, yashil jism sezilarli darajada zichlikdagi bir xil bo'lmagan-ko'rinadi, bu namuna qalinligi oshgani sayin yanada aniqroq bo'ladi. Bundan tashqari, kukunni tayyorlash jarayonida kukun tarkibidagi aglomeratlarni yo'q qilish mumkin emas, bu esa nozik keramika ishlab chiqarishni qiyinlashtiradi.
02 Izostatik presslash
Izostatik presslash kukunni deformatsiyalanadigan kauchuk qolipga solib, so'ngra qismni hosil qilish uchun gazsimon yoki suyuq muhit orqali turli o'qlardan teng bosim o'tkazishni o'z ichiga oladi. Quruq presslash bilan solishtirganda, izostatik presslashda ko'p o'qli presslash qo'llaniladi, bu quruq presslangan yashil jismlarning zichligi bir xil bo'lmasligi muammosini hal qiladi va chang zarralarining harakatlanish masofasini qisqartiradi va shu bilan hosil bo'lish tezligini oshiradi. Biroq, izostatik presslash uskunaning yuqori narxi, murakkab texnik xizmat ko'rsatish va nuqsonlarga (masalan, sirt notekisligi, siqilish yoriqlari) moyillik kabi kamchiliklarga ega. Katta o'lchamli mahsulotlar uchun izostatik presslash "fil oyog'i" yoki tashqi tomondan ichkariga zichlik gradyanlariga moyil bo'ladi. Hozirgi vaqtda Xitoyda izostatik presslash yo'li bilan ishlab chiqarilgan alumina keramikasi asosan keramik radomlar, yuqori chastotali terminal izolyatsiyalovchi keramik yenglar va boshqalar uchun ishlatiladi.
An'anaviy nam shakllantirish
Quruq shakllanish bilan solishtirganda, nam shakllantirish kukun aglomeratsiyasini oldini oladi, yashil tanadagi nuqsonlarni kamaytiradi yoki hatto yo'q qiladi va keramika mahsulotlarining ishonchliligini yaxshilaydi, nozik keramika yoki keramika plyonkalarini ishlab chiqarish uchun ishonchli yo'lni taklif qiladi. Nam shakllantirish odatda quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: (1) keramika kukunini sintez qilish yoki aralashtirish; (2) keramika shlamini tayyorlash; (3) atalaning qattiqlashishi; (4) erituvchini olib tashlash uchun quritish; (5) keramika olish uchun sinterlash. Nam shakllanishning asosiy nuqtalari - keramika shlamini tayyorlash va yashil tanani quritish.
01 Slip Casting
Slip quyish keramika kukunini suyuq muhitda bir xilda tarqatib, sopol bulamani hosil qiladi, so'ngra bulamaç gipsli qolipga quyiladi. Gips mog'orining kapillyar kuchi ataladan erituvchini o'zlashtiradi, bu esa keramikaning qattiqlashishiga va ma'lum bir shakl va o'lchamdagi yashil tanani hosil qiladi. Slip quyish uchun atala mukammal suyuqlik va barqarorlikka ega bo'lishini talab qiladi. Bundan tashqari, mog'or suyuq muhitni yashil tanadan olib tashlashni osonlashtirish uchun yaxshi o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi kerak. Slip quyish oddiy jarayon, past ishlab chiqarish xarajati va jarayonni oson boshqarish kabi afzalliklarga ega. Biroq, shakllanish muddati uzoq, yashil zichlik va quvvat past, yorilish va teshiklar kabi nuqsonlar paydo bo'lishiga moyil. Slip quyish asosida tadqiqotchilar markazdan qochma slip quyish, bosimli slip quyish va filtrni presslash kabi takomillashtirilgan usullarni ishlab chiqdilar.
02 Lenta quyish
Lenta quyishda ishlatiladigan keramik bulamaç, sopol kukuni, plastifikator, dispersant va erituvchining yopishqoq, yomon oqadigan aralashmasidir. Havodan chiqarilgandan so'ng, atala lenta quyish mashinasiga joylashtiriladi, shifokor pichog'i bilan ma'lum bir qalinlikda tashuvchi lentaga yoyiladi, quritiladi va yupqa plyonka hosil qilish uchun tozalanadi. Keyin yashil tanasi mahsulot o'lchamlari bo'yicha qayta ishlanadi. Lenta quyish uchun atala keramika kukunining aglomeratlarsiz yoki erimagan bog'lovchisiz bir xil tarqalishini talab qiladi. Yashil tanani tayyorlash vaqtida lenta quyish notekis qalinlik, qo'pol sirt, chandiqlar va nuqsonlar kabi muammolarga moyil bo'ladi. Lenta quyish asosan integral mikrosxemalar, substratlar uchun substrat materiallari, kondansatörler va past kuchlanishli varistorlarda keng qo'llaniladigan nozik keramik plitalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Yangi kolloid hosil qilish jarayonlari
Kolloid hosil qilish yuqori qattiq, past viskoziteli keramika shlamini olish uchun erituvchida keramika kukunini bir xilda tarqatishni o'z ichiga oladi, so'ngra qolipga quyiladi va ma'lum bir shakl va o'lchamdagi yashil tanani olish uchun turli usullar bilan mustahkamlanadi. So'nggi yillarda bunday shakllantirish usullarida sezilarli yutuqlarga erishildi, bu jelkastlash, to'g'ridan-to'g'ri koagulyatsion quyma va spontan koagulyatsiya quyish kabi bir qancha olingan jarayonlarga olib keldi.
01 Jel quyish
Gelcasting an'anaviy nam shakllantirishni polimer kimyosi bilan birlashtiradi. Organik monomerlar uch o'lchovli polimer tarmog'ini hosil qilish uchun ma'lum sharoitlarda polimerizatsiyadan o'tadi, bu tarmoqdagi keramika zarralari va erituvchi molekulalarini qulflaydi, bu esa keramik atalaning qotib qolishiga va yashil tanani hosil qilishga olib keladi. Bu usul nafaqat an'anaviy nam shakllantirishning afzalliklarini meros qilib oladi (slip quyish, inyeksion kalıplama), balki ularning muammolarini ko'p jihatdan yengib, uni amalda qimmatli keramika shakllantirish jarayoniga aylantiradi.
The greatest challenge in gelcasting is preparing a high‑solids (>50 vol.%), ammo yopishqoqligi past bo'lgan keramik bulamaç. Atlamaning suyuqligi, asosan, erituvchidagi kukunning dispersligi va barqarorligi bilan belgilanadi, bunga tegishli dispersantni tanlash va atala pH ni nazorat qilish orqali erishish mumkin. Yana bir qiyinchilik - atalaning qattiqlashishini nazorat qilish. Tanlangan organik monomer va o'zaro bog'lovchining polimerizatsiya shartlari osongina boshqarilishi kerak. Yashil tanadagi organik tarkib imkon qadar past bo'lishi kerak va natijada yashil tana yuqori quvvatga ega bo'lishi kerak. Jelkastlashda organik qo'shilish odatda og'irligi 5% dan kam, shuning uchun alohida bog'lovchining yonish bosqichi talab qilinmaydi. Olingan yashil tanasi yuqori quvvat va bir xil tuzilishga ega. Gelcasting tarmoqqa yaqin shaklni shakllantirish, murakkab shaklli mahsulotlarni ishlab chiqarish qobiliyati va katta o'lchamdagi mahsulotlarni ishlab chiqarish qobiliyati kabi afzalliklarni taqdim etadi.
02 To'g'ridan-to'g'ri koagulyatsiya quyish
To'g'ridan-to'g'ri koagulyatsion quyma - bu gelcasting asosida ishlab chiqilgan yangi keramika shakllantirish usuli. U seramika zarralari orasidagi ikki qavatli repulsiyani sozlash, keramika shlamining suspenziya barqarorligini beqarorlashtirish va yashil tanani hosil qilish uchun keramika zarralarining in-situ qotib qolishini ta'minlash uchun ferment katalizi, seramika bulamasining pH nazorati yoki elektrolitlar kontsentratsiyasini nazorat qilish kabi usullardan foydalanadi. Suyuq-qattiq o'zgarish mexanizmi van der-Vaals tortishishini va qo'sh qatlam tomonidan yaratilgan elektrostatik repulsiyani sozlashni o'z ichiga oladi. Van-der-Vaals kuchi va elektrostatik itarilish kattaliklarini o'zgartirib, shlakning qotib qolishi boshqariladi: van der Vaals tortishish hukmron bo'lganda, bulamaç qotib qolishga intiladi; elektrostatik repulsiya hukmron bo'lganda, atala tarqalishga intiladi. To'g'ridan-to'g'ri koagulyatsion quyish uchun atalaning qattiq moddalarni yuklashi 55 vol.% dan kam bo'lmasligi kerak, shunda qotib qolish atala pH ni sozlash orqali amalga oshirilishi mumkin. Qattiqlashuv shartlari osongina boshqarilishi va erishish mumkin. To'g'ridan-to'g'ri koagulyatsion quyma yuqori zichlik, yaxshi bir xillik, past organik tarkibga ega va murakkab shaklli mahsulotlarni shakllantirish qobiliyatiga ega yashil tanalarni hosil qiladi. Biroq, jarayon murakkab, yashil quvvat nisbatan past va usul universallikdan mahrum.
03 Spontan koagulyatsion quyma
O'z-o'zidan koagulyatsion quyma 2011 yilda Shanxay Keramika instituti tomonidan ishlab chiqilgan yangi keramika shakllantirish jarayonidir. U seramika yashil jismlarini tayyorlash uchun suvda eriydigan izobutilen asosidagi sopolimerlarni ham dispersant, ham bog'lovchi sifatida ishlatadi. O'z-o'zidan koagulyatsion quyma atala tayyorlashda, shakllantirish usulida va yashil tananing xususiyatlarida gelcastingga o'xshaydi. Farqi shundaki, o'z-o'zidan koagulyatsion quyishda suvda eruvchan izobutilen asosidagi sopolimer ham dispersant, ham bog'lovchi rolini o'ynaydi va uzoq molekulyar zanjirlar orqali qotib qolishga erishadi. Bundan farqli o'laroq, gelcasting monomer molekulalari va o'zaro bog'lovchilarning polimerizatsiyasi orqali qotib qolishga erishadi va keramik zarralarni ushlab turadigan uch o'lchovli tarmoq hosil qiladi. O'z-o'zidan koagulyatsiya quyishning afzalliklari past organik tarkibni, xona haroratida qotib qolishni, oddiy operatsiyani va past ishlab chiqarish narxini o'z ichiga oladi.