Nove processi di stampaggio di precisione della ceramica di zirconia

Nove processi di stampaggio di precisione della ceramica di zirconia
Il processo di stampaggio svolge un ruolo di collegamento nell'intero processo di preparazione dei materiali ceramici ed è la chiave per garantire l'affidabilità delle prestazioni e la ripetibilità della produzione di materiali e componenti ceramici.
Con lo sviluppo della società, il tradizionale metodo di impasto, il metodo di formazione delle ruote, il metodo di stuccatura, ecc. Di ceramica tradizionale non può più soddisfare le esigenze della società moderna per la produzione e il raffinamento, quindi è nato un nuovo processo di modellatura. I materiali in ceramica fine ZRO2 sono ampiamente utilizzati nei seguenti 9 tipi di processi di stampaggio (2 tipi di metodi a secco e 7 tipi di metodi bagnati):

1. Mormatura a secco

1.1 Pressatura a secco

La pressione a secco utilizza la pressione per premere la polvere di ceramica in una certa forma del corpo. La sua essenza è che, sotto l'azione della forza esterna, le particelle di polvere si avvicinano a vicenda nello stampo e sono saldamente combinate dall'attrito interno per mantenere una certa forma. Il difetto principale nei corpi verdi a secco è la spallazione, che è dovuta all'attrito interno tra le polveri e l'attrito tra le polveri e la parete dello stampo, con conseguente perdita di pressione all'interno del corpo.

I vantaggi della pressione a secco sono che le dimensioni del corpo verde sono accurate, l'operazione è semplice ed è conveniente realizzare il funzionamento meccanizzato; Il contenuto di umidità e legante nella pressione a secco verde è inferiore e il restringimento dell'essiccazione e del fuoco è piccolo. Viene utilizzato principalmente per formare prodotti con forme semplici e le proporzioni sono piccole. L'aumento del costo di produzione causato dall'usura della muffa è lo svantaggio della pressione a secco.

1.2 Pressing isostatico

La pressione isostatica è un metodo di formazione speciale sviluppato sulla base della tradizionale pressione a secco. Utilizza la pressione di trasmissione del fluido per applicare la pressione uniforme alla polvere all'interno dello stampo elastico da tutte le direzioni. A causa della consistenza della pressione interna del fluido, la polvere ha la stessa pressione in tutte le direzioni, quindi è possibile evitare la differenza nella densità del corpo verde.

La pressatura isostatica è divisa in sacca bagnata Pressatura isostatica e pressatura isostatica di sacca secca. La pressione isostatica della borsa bagnata può formare prodotti con forme complesse, ma può funzionare solo in modo intermittente. La pressione isostatica a secco può realizzare un funzionamento continuo automatico, ma può formare solo prodotti con forme semplici come sezioni a traverse quadrate, rotonde e tubolari. La pressione isostatica può ottenere un corpo verde uniforme e denso, con un piccolo restringimento del fuoco e un restringimento uniforme in tutte le direzioni, ma l'attrezzatura è complessa e costosa e l'efficienza della produzione non è elevata ed è adatta solo alla produzione di materiali con requisiti speciali.

2. Formazione bagnata

2.1 stuccatura
Il processo di stampaggio stuccatura è simile alla fusione a nastro, la differenza è che il processo di stampaggio include il processo di disidratazione fisica e il processo di coagulazione chimica. La disidratazione fisica rimuove l'acqua nella sospensione attraverso l'azione capillare dello stampo di gesso poroso. Il CA2+ generato dalla dissoluzione della superficie Caso4 aumenta la forza ionica della sospensione, con conseguente flocculazione della sospensione.
Sotto l'azione della disidratazione fisica e della coagulazione chimica, le particelle di polvere ceramica vengono depositate sulla parete dello stampo gesso. La stuccatura è adatta alla preparazione di parti ceramiche su larga scala con forme complesse, ma la qualità del corpo verde, tra cui forma, densità, resistenza, ecc., È scarsa, l'intensità del lavoro dei lavoratori è elevata e non è adatta alle operazioni automatizzate.

2.2 Casting Hot Die
La fusione a dapi calda è mescolare la polvere ceramica con il legante (paraffina) a una temperatura relativamente alta (60 ~ 100 ℃) per ottenere liquami per la fusione a caldo. La sospensione viene iniettata nello stampo di metallo sotto l'azione dell'aria compressa e la pressione viene mantenuta. Raffreddamento, demotolo per ottenere un vuoto di cera, il vuoto di cera viene dewax sotto la protezione di una polvere inerte per ottenere un corpo verde e il corpo verde viene sinterizzato ad alta temperatura per diventare porcellana.

Il corpo verde formato da calda fusione ha dimensioni precise, struttura interna uniforme, meno usura dello stampo e alta efficienza di produzione ed è adatto a varie materie prime. La temperatura della sospensione della cera e lo stampo deve essere strettamente controllata, altrimenti causerà iniezione o deformazione, quindi non è adatta alla produzione di grandi parti e il processo di innesco in due fasi è complicato e il consumo di energia è elevato.

2.3 Casting a nastro
La fusione a nastro consente di mescolare completamente la polvere di ceramica con una grande quantità di leganti organici, plastificanti, disperdenti, ecc. Per ottenere una sospensione viscosa fluida, aggiungere la sospensione alla tramoggia della fusione e utilizzare un raschietto per controllare lo spessore. Scorre alla cintura del trasportatore attraverso l'ugello di alimentazione e il film vuoto si ottiene dopo essiccarsi.

Questo processo è adatto alla preparazione di materiali cinematografici. Al fine di ottenere una migliore flessibilità, viene aggiunta una grande quantità di materia organica e i parametri di processo devono essere strettamente controllati, altrimenti causerà facilmente difetti come peeling, strisce, bassa resistenza al film o peeling difficile. La materia organica utilizzata è tossica e causerà l'inquinamento ambientale e un sistema non tossico o meno tossico dovrebbe essere utilizzato il più possibile per ridurre l'inquinamento ambientale.

2,4 modanatura a iniezione in gel
La tecnologia di stampaggio a iniezione in gel è un nuovo processo di prototipazione rapida colloidale inventato per la prima volta dai ricercatori del Oak Ridge National Laboratory nei primi anni '90. Al suo centro c'è l'uso di soluzioni di monomero organico che polimerizzano in gel polimerico-solvente ad alta resistenza e lateralmente collegati.

Una sospensione di polvere ceramica disciolta in una soluzione di monomeri organici viene lanciata in uno stampo e la miscela monomerica polimerizza per formare una parte gelificata. Poiché il solvente polimerico collegato lateralmente contiene solo il polimero del 10% -20% (frazione di massa), è facile rimuovere il solvente dalla parte del gel con una fase di asciugatura. Allo stesso tempo, a causa della connessione laterale dei polimeri, i polimeri non possono migrare con il solvente durante il processo di essiccazione.

Questo metodo può essere utilizzato per produrre parti ceramiche monofase e composite, che possono formare parti di ceramica di dimensioni quasi-nette complesse e la sua resistenza verde è alta fino a 20-30 MPA o più, che possono essere rielaborate. Il problema principale di questo metodo è che il tasso di restringimento del corpo dell'embrione è relativamente elevato durante il processo di densificazione, che porta facilmente alla deformazione del corpo dell'embrione; Alcuni monomeri organici hanno l'inibizione dell'ossigeno, che fa la buccia e la caduta della superficie; A causa del processo di polimerizzazione del monomero organico indotto dalla temperatura, causare la rasatura della temperatura porta all'esistenza di stress interno, che fa sì che gli spazi vuoti vengano rotti e così via.

2.5 Mormatura a iniezione di solidificazione diretta
Lo stampaggio a iniezione di solidificazione diretta è una tecnologia di stampaggio sviluppata da Eth Zurigo: acqua di solvente, polvere ceramica e additivi organici sono completamente miscelati per formare elettrostaticamente stabile, bassa viscosità, ad alto contenuto-solido contento, che può essere modificato aggiungendo pH o sostanze chimiche di liquami che aumentano la concentrazione di elettroliti, quindi le borse sono iniettate in una moda non porosa.

Controllare l'avanzamento delle reazioni chimiche durante il processo. La reazione prima dello stampaggio a iniezione viene effettuata lentamente, la viscosità della sospensione viene mantenuta bassa e la reazione viene accelerata dopo lo stampaggio a iniezione, la sospensione si solidifica e la liquame del fluido viene trasformata in un corpo solido. Il corpo verde ottenuto ha buone proprietà meccaniche e la resistenza può raggiungere 5kPa. Il corpo verde viene demold, essiccato e sinterizzato per formare una parte ceramica della forma desiderata.

I suoi vantaggi sono che non ha bisogno o necessita solo di una piccola quantità di additivi organici (meno dell'1%), il corpo verde non deve essere disattivato, la densità del corpo verde è uniforme, la densità relativa è elevata (55%~ 70%) e può formare parti di ceramiche di grandi dimensioni e complesse. Il suo svantaggio è che gli additivi sono costosi e il gas viene generalmente rilasciato durante la reazione.

2.6 stampaggio a iniezione
Lo stampaggio a iniezione è stato a lungo utilizzato nello stampaggio di prodotti in plastica e nello stampaggio di stampi metallici. Questo processo utilizza la cura a bassa temperatura di organici termoplastici o la cura ad alta temperatura dei organici termosettici. Il vettore di polvere e organico viene miscelato in una speciale attrezzatura di miscelazione e quindi iniettati nello stampo ad alta pressione (decine a centinaia di MPA). A causa della grande pressione di stampaggio, gli spazi vuoti ottenuti hanno dimensioni precise, elevata morbidezza e struttura compatta; L'uso di attrezzature speciali di stampaggio migliora notevolmente l'efficienza della produzione.

Alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80, il processo di stampaggio di iniezione fu applicato allo stampaggio delle parti ceramiche. Questo processo realizza lo stampaggio in plastica di materiali sterili aggiungendo una grande quantità di materia organica, che è un comune processo di modanatura in plastica ceramica. Nella tecnologia di stampaggio a iniezione, oltre all'uso di organici termoplastici (come polietilene, polistirene), termoinioli organici (come resina epossidica, resina fenolica) o polimeri solubili in termini di fluidità per migliorare la flumazione dei ceramici per il sospensione e la qualificazione per la fluomica per la fluomica per la fluomica per la fluidità del ceramico per il sospensione e la fluidità del ceramico per il mantenimento dei ceramici, per la qualità dei socioni e per il fatto di essere ingegnosi per la qualità dei socioni per il mantenimento dei ceramici, per l'assunzione di assistenza per la qualità dei socioni e per la qualità delle ausili per la fluidità. Corpo modellato a iniezione.

Il processo di stampaggio a iniezione presenta i vantaggi di alto grado di automazione e dimensioni precise del vuoto di stampaggio. Tuttavia, il contenuto organico nel corpo verde di parti ceramiche piene di iniezione è fino al 50vol%. Ci vuole molto tempo, anche diversi giorni a dozzine di giorni, per eliminare queste sostanze organiche nel successivo processo di sinterizzazione ed è facile causare difetti di qualità.

2,7 stampaggio a iniezione colloidale
Al fine di risolvere i problemi della grande quantità di materia organica aggiunta e la difficoltà di eliminare le difficoltà nel tradizionale processo di stampaggio a iniezione, l'Università di Tsinghua ha proposto in modo creativo un nuovo processo per lo stampaggio di iniezione colloidale delle ceramiche e ha sviluppato in modo indipendente un prototipo di stampaggio di iniezione colloidale per realizzare l'iniezione di sussulti di ceramica coraggiosa. formazione.

L'idea di base è quella di combinare lo stampaggio colloidale con lo stampaggio a iniezione, utilizzando attrezzature di iniezione proprietaria e nuova tecnologia di indurimento fornita dal processo di modellazione di solidificazione colloidale in situ. Questo nuovo processo utilizza meno del 4Wt.% Della materia organica. Una piccola quantità di monomeri organici o composti organici nella sospensione a base d'acqua viene utilizzata per indurre rapidamente la polimerizzazione dei monomeri organici dopo l'iniezione nello stampo per formare uno scheletro di rete organica, che avvolge uniformemente la polvere ceramica. Tra questi, non solo il tempo di degumping è notevolmente ridotto, ma anche la possibilità di cracking di degumping è notevolmente ridotta.

C'è un'enorme differenza tra lo stampaggio a iniezione di ceramica e modanatura colloidale. La differenza principale è che il primo appartiene alla categoria dello stampaggio di plastica e il secondo appartiene allo stampaggio del liquame, cioè la sospensione non ha plasticità ed è un materiale sterile. Poiché la sospensione non ha plasticità nello stampaggio colloidale, non è possibile adottare l'idea tradizionale di stampaggio a iniezione ceramica. Se lo stampaggio colloidale è combinato con lo stampaggio a iniezione, viene realizzato lo stampaggio di iniezione colloidale di materiali ceramici utilizzando attrezzature di iniezione proprietaria e nuova tecnologia di cura fornita dal processo di stampaggio colloidale in situ.

Il nuovo processo di stampaggio di iniezione colloidale della ceramica è diverso dallo stampaggio colloidale generale e dal tradizionale stampaggio a iniezione. Il vantaggio di un alto grado di automazione dello stampaggio è una sublimazione qualitativa del processo di stampaggio colloidale, che diventerà la speranza per l'industrializzazione della ceramica ad alta tecnologia.