Naŭ precizaj muldaj procezoj de zirkonia ceramikaĵo

Naŭ precizaj muldaj procezoj de zirkonia ceramikaĵo
La muldadprocezo ludas ligan rolon en la tuta preparprocezo de ceramikaj materialoj, kaj estas la ŝlosilo por certigi la fidindecon de funkciado kaj ripeteblon de produktado de ceramikaj materialoj kaj komponantoj.
Kun la evoluo de la socio, la tradiciaj mana knedado, radformado, cementmortero, ktp. de tradiciaj ceramikaĵoj jam ne plu povas kontentigi la bezonojn de la moderna socio por produktado kaj rafinado, do nova fandprocezo naskiĝis. Fajnaj ceramikaj materialoj de ZrO2 estas vaste uzataj en la jenaj 9 specoj de fandprocezoj (2 specoj de sekaj metodoj kaj 7 specoj de malsekaj metodoj):

1. Seka fandado

1.1 Seka premado

Seka premado uzas premon por premi ceramikan pulvoron en certan formon de la korpo. Ĝia esenco estas, ke sub la ago de ekstera forto, la pulvoraj partikloj alproksimiĝas unu al la alia en la muldilo, kaj estas firme kombinitaj per interna frotado por konservi certan formon. La ĉefa difekto en sekpremitaj verdaj korpoj estas splitado, kiu ŝuldiĝas al la interna frotado inter la pulvoroj kaj la frotado inter la pulvoroj kaj la muldilmuro, rezultante en premperdo ene de la korpo.

La avantaĝoj de seka premado estas, ke la grandeco de la verda korpo estas preciza, la operacio estas simpla, kaj estas oportune realigi mekanizitan operacion; la enhavo de humideco kaj ligilo en la verda seka premado estas malpli granda, kaj la ŝrumpado per sekigado kaj bakado estas malgranda. Ĝi estas ĉefe uzata por formi produktojn kun simplaj formoj, kaj la bildformato estas malgranda. La pliigita produktokosto kaŭzita de ŝim-eluziĝo estas la malavantaĝo de seka premado.

1.2 Izosenmova premado

Izostata premado estas speciala formadmetodo evoluigita surbaze de tradicia seka premado. Ĝi uzas fluidan transdonopremon por apliki premon egale al la pulvoro ene de la elasta muldilo el ĉiuj direktoj. Pro la konstanteco de la interna premo de la fluido, la pulvoro portas la saman premon en ĉiuj direktoj, do la diferenco en la denseco de la verda korpo povas esti evitata.

Izostatika premado estas dividita en malsekajn sakajn izostatikajn premadojn kaj sekajn sakajn izostatikajn premadojn. Malsekaj sakaj izostatikaj premadoj povas formi produktojn kun kompleksaj formoj, sed ĝi povas funkcii nur intermite. Sekaj sakaj izostatikaj premadoj povas realigi aŭtomatan kontinuan funkciadon, sed povas formi nur produktojn kun simplaj formoj kiel kvadrataj, rondaj kaj tubformaj sekcoj. Izostatika premado povas atingi unuforman kaj densan verdan korpon, kun malgranda ŝrumpado per bakado kaj unuforma ŝrumpado en ĉiuj direktoj, sed la ekipaĵo estas kompleksa kaj multekosta, kaj la produktada efikeco ne estas alta, kaj ĝi taŭgas nur por la produktado de materialoj kun specialaj postuloj.

2. Malseka formado

2.1 Cementmortero
La procezo de cementmortero similas al glubenda gisado, la diferenco estas, ke la procezo de fandado inkluzivas fizikan dehidratiĝan procezon kaj kemian koaguliĝan procezon. Fizika dehidratiĝo forigas la akvon en la suspensiaĵo per la kapilara ago de la pora gipsa muldilo. La Ca2+ generita per la dissolvo de la surfaca CaSO4 pliigas la jonan forton de la suspensiaĵo, rezultante en la flokiĝo de la suspensiaĵo.
Sub la ago de fizika dehidratiĝo kaj kemia koaguliĝo, la ceramikaj pulvoraj partikloj deponiĝas sur la muron de la gipsa muldilo. Cementmortero taŭgas por la preparado de grandskalaj ceramikaj partoj kun kompleksaj formoj, sed la kvalito de la verda korpo, inkluzive de formo, denseco, forto, ktp., estas malbona, la laborintenseco de laboristoj estas alta, kaj ĝi ne taŭgas por aŭtomataj operacioj.

2.2 Varma premgisado
Varma premgisado estas miksado de ceramikaj pulvoroj kun ligilo (parafino) je relative alta temperaturo (60~100℃) por akiri ŝlimon por varma premgisado. La ŝlimo estas injektata en la metalan muldilon sub la efiko de prema aero, kaj la premo estas konservata. Malvarmiĝo, malmuldado por akiri vaksan krudaĵon, la vaksan krudaĵon estas senvaksita sub protekto de inerta pulvoro por akiri verdan korpon, kaj la verda korpo estas sinterita je alta temperaturo por iĝi porcelano.

La verda korpo formita per varma premgisado havas precizajn dimensiojn, unuforman internan strukturon, malpli da ŝim-eluziĝo kaj altan produktadan efikecon, kaj taŭgas por diversaj krudmaterialoj. La temperaturo de la vaksa suspensiaĵo kaj la ŝimo devas esti strikte kontrolata, alie ĝi kaŭzos subinjekton aŭ deformadon, do ĝi ne taŭgas por fabrikado de grandaj partoj, kaj la du-ŝtupa bakadprocezo estas komplika kaj la energikonsumo estas alta.

2.3 Glubendgisado
Glubenda gisado signifas plene miksi ceramikan pulvoron kun granda kvanto da organikaj ligiloj, plastigaj substancoj, dispersiloj, ktp. por akiri flueman viskozan suspensiaĵon. Ĝi estas aldonita al la ujo de la gisadmaŝino, kaj la dikeco estas kontrolita per skrapilo. Ĝi fluas al la transportbendo tra la nutra ajuto, kaj post sekiĝo, la filma krudaĵo estas akirita.

Ĉi tiu procezo taŭgas por la preparado de filmmaterialoj. Por atingi pli bonan flekseblecon, oni aldonas grandan kvanton da organika materio, kaj la procezparametroj devas esti strikte kontrolitaj, alie ĝi facile kaŭzos difektojn kiel ŝeliĝon, striojn, malaltan filmforton aŭ malfacilan ŝeliĝon. La uzata organika materio estas toksa kaj kaŭzos median poluadon, kaj oni devas uzi netoksan aŭ malpli toksan sistemon kiel eble plej multe por redukti median poluadon.

2.4 Ĝela injekta fandado
Ĝela injekta mulda teknologio estas nova koloida rapida prototipa procezo unue inventita de esploristoj ĉe la Nacia Laboratorio Oak Ridge en la fruaj 1990-aj jaroj. Ĉe ĝia kerno estas la uzo de organikaj monomeraj solvaĵoj, kiuj polimeriĝas en alt-fortajn, laterale ligitajn polimero-solventajn ĝelojn.

Suspensiaĵo de ceramika pulvoro solvita en solvaĵo de organikaj monomeroj estas fandita en muldilon, kaj la monomera miksaĵo polimeriĝas por formi ĝeligitan parton. Ĉar la laterale ligita polimero-solvilo enhavas nur 10%–20% (masa frakcio) da polimero, estas facile forigi la solvilon de la ĝela parto per sekigpaŝo. Samtempe, pro la laterala ligo de la polimeroj, la polimeroj ne povas migri kun la solvilo dum la sekigprocezo.

Ĉi tiu metodo povas esti uzata por fabriki unufazajn kaj kompozitajn ceramikajn partojn, kiuj povas formi kompleksformajn, kvazaŭ-retan grandecon de ceramikaj partoj, kaj ĝia verda forto estas tiel alta kiel 20-30Mpa aŭ pli, kiuj povas esti reciklitaj. La ĉefa problemo de ĉi tiu metodo estas, ke la ŝrumpado-rapideco de la embria korpo estas relative alta dum la densiga procezo, kio facile kondukas al la deformado de la embria korpo; iuj organikaj monomeroj havas oksigenan inhibicion, kio kaŭzas la surfacon ŝeliĝi kaj defali; pro la temperatur-induktita polimeriga procezo de organikaj monomeroj, kaŭzante temperaturan raspadon kondukas al la ekzisto de interna streso, kiu kaŭzas la rompiĝon de la blankaĵoj kaj tiel plu.

2.5 Rekta solidiĝa injekta fandado
Rekta solidiĝa injekta muldado estas mulda teknologio evoluigita de ETH Zuriko: solventa akvo, ceramika pulvoro kaj organikaj aldonaĵoj estas plene miksitaj por formi elektrostatike stabilan, malalt-viskozecan, alt-solidan enhavon de suspensiaĵo, kiu povas esti ŝanĝita per aldono de la pH de la suspensiaĵo aŭ kemiaĵoj, kiuj pliigas la elektrolitan koncentriĝon, poste la suspensiaĵo estas injektita en ne-poran muldilon.

Kontrolu la progreson de kemiaj reakcioj dum la procezo. La reakcio antaŭ injekta muldado estas efektivigata malrapide, la viskozeco de la suspensiaĵo estas tenata malalta, kaj la reakcio estas akcelita post injekta muldado, la suspensiaĵo solidiĝas, kaj la fluida suspensiaĵo transformiĝas en solidan korpon. La akirita verda korpo havas bonajn mekanikajn ecojn kaj la forto povas atingi 5kPa. La verda korpo estas malmuldita, sekigita kaj sinterita por formi ceramikan parton de la dezirata formo.

Ĝiaj avantaĝoj estas, ke ĝi ne bezonas aŭ bezonas nur malgrandan kvanton da organikaj aldonaĵoj (malpli ol 1%), la verda korpo ne bezonas sengrasigon, la denseco de la verda korpo estas uniforma, la relativa denseco estas alta (55%~70%), kaj ĝi povas formi grand-grandajn kaj kompleks-formajn ceramikajn partojn. Ĝia malavantaĝo estas, ke la aldonaĵoj estas multekostaj, kaj gaso ĝenerale liberiĝas dum la reakcio.

2.6 Injekta fandado
Injekta muldado delonge estas uzata en la muldado de plastaj produktoj kaj la muldado de metalaj muldiloj. Ĉi tiu procezo uzas malalt-temperaturan hardadon de termoplastaj organikaĵoj aŭ alt-temperaturan hardadon de termohardantaj organikaĵoj. La pulvoro kaj la organika portanto estas miksitaj en speciala miksa ekipaĵo, kaj poste injektitaj en la muldilon sub alta premo (dekoj ĝis centoj da MPa). Pro la alta mulda premo, la akiritaj krudmaterialoj havas precizajn dimensiojn, altan glatecon kaj kompaktan strukturon; la uzo de speciala mulda ekipaĵo multe plibonigas la produktadan efikecon.

Fine de la 1970-aj jaroj kaj komence de la 1980-aj jaroj, la injekta mulda procezo estis aplikita al la muldado de ceramikaj partoj. Ĉi tiu procezo realigas la plastan muldadon de sterilaj materialoj per aldono de granda kvanto da organika materio, kio estas ofta procezo por ceramika plasta muldado. En injekta mulda teknologio, krom uzi termoplastajn organikaĵojn (kiel polietileno, polistireno), termohardantajn organikaĵojn (kiel epoksirezino, fenola rezino), aŭ akvosolveblajn polimerojn kiel la ĉefan ligilon, necesas aldoni certajn kvantojn da procezaj helpaĵoj kiel plastigaj substancoj, lubrikaĵoj kaj kunligaj agentoj por plibonigi la fluecon de la ceramika injekta suspendo kaj certigi la kvaliton de la injekte muldita korpo.

La injekta mulda procezo havas la avantaĝojn de alta grado de aŭtomatigo kaj preciza grandeco de la mulda krudaĵo. Tamen, la organika enhavo en la verda korpo de injekte mulditaj ceramikaj partoj estas tiel alta kiel 50% vol. Daŭras longe, eĉ plurajn tagojn ĝis dekojn da tagoj, por forigi ĉi tiujn organikajn substancojn en la posta sinterada procezo, kaj estas facile kaŭzi kvalitajn difektojn.

2.7 Koloida injekta fandado
Por solvi la problemojn de la granda kvanto da aldonita organika materio kaj la malfacilecon forigi la malfacilaĵojn en la tradicia injekta mulda procezo, la Universitato Tsinghua kreive proponis novan procezon por koloida injekta muldado de ceramikaĵoj, kaj sendepende evoluigis prototipon de koloida injekta muldado por realigi la injektadon de dezerta ceramika suspensiaĵo.

La baza ideo estas kombini koloidan fandadon kun injekta fandado, uzante proprietan injektan ekipaĵon kaj novan hardigan teknologion provizitan de la koloida surloka solidiga fandada procezo. Ĉi tiu nova procezo uzas malpli ol 4 pez.% da organika materio. Malgranda kvanto da organikaj monomeroj aŭ organikaj kombinaĵoj en la akvobazita suspendo estas uzata por rapide indukti la polimerigon de organikaj monomeroj post injekto en la muldilon por formi organikan retan skeleton, kiu egale envolvas la ceramikan pulvoron. Inter ili, ne nur la tempo de sengumigado estas multe mallongigita, sed ankaŭ la ebleco de fendado de sengumigado estas multe reduktita.

Ekzistas grandega diferenco inter injekta fandado de ceramiko kaj koloida fandado. La ĉefa diferenco estas, ke la unua apartenas al la kategorio de plasta fandado, kaj la dua apartenas al ŝlima fandado, tio estas, la ŝlimo ne havas plastikecon kaj estas dezerta materialo. Ĉar la ŝlimo ne havas plastikecon en koloida fandado, la tradicia ideo de ceramika injekta fandado ne povas esti adoptita. Se koloida fandado estas kombinita kun injekta fandado, koloida injekta fandado de ceramikaj materialoj estas realigita per uzado de proprieta injekta ekipaĵo kaj nova hardadoteknologio provizita per koloida surloka fandadprocezo.

La nova procezo de koloida injekta fandado de ceramikaĵoj diferencas de ĝenerala koloida fandado kaj tradicia injekta fandado. La avantaĝo de alta grado de mulda aŭtomatigo estas kvalita sublimado de la koloida fanda procezo, kiu fariĝos la espero por la industriigo de altteknologiaj ceramikaĵoj.