Nueve procesos de moldeo de precisión de cerámica de circonio

Nueve procesos de moldeo de precisión de cerámica de circonio
El proceso de moldeo juega un papel de vinculación en todo el proceso de preparación de los materiales cerámicos, y es la clave para garantizar la confiabilidad del rendimiento y la repetibilidad de la producción de los materiales y componentes cerámicos.
Con el desarrollo de la sociedad, el método tradicional de parto, el método de formación de ruedas, el método de lechada, etc. de la cerámica tradicional ya no pueden satisfacer las necesidades de la sociedad moderna para la producción y el refinamiento, por lo que nació un nuevo proceso de moldeo. Los materiales de cerámica fina ZRO2 se utilizan ampliamente en los siguientes 9 tipos de procesos de moldeo (2 tipos de métodos secos y 7 tipos de métodos húmedos):

1. Moldado seco

1.1 Pressing en seco

La presión seca usa presión para presionar el polvo de cerámica en una determinada forma del cuerpo. Su esencia es que bajo la acción de la fuerza externa, las partículas de polvo se acercan entre sí en el molde, y se combinan firmemente por la fricción interna para mantener una cierta forma. El defecto principal en los cuerpos verdes prensados ​​en seco es la spalation, que se debe a la fricción interna entre los polvos y la fricción entre los polvos y la pared del moho, lo que resulta en una pérdida de presión dentro del cuerpo.

Las ventajas del prensado en seco son que el tamaño del cuerpo verde es preciso, la operación es simple y es conveniente realizar una operación mecanizada; El contenido de humedad y aglutinante en la presión seca verde es menor, y la contracción de secado y disparo es pequeño. Se usa principalmente para formar productos con formas simples, y la relación de aspecto es pequeña. El aumento del costo de producción causado por el desgaste del moho es la desventaja de la presión en seco.

1.2 Pressing isostático

La prensado isostático es un método de formación especial desarrollado sobre la base del prensado seco tradicional. Utiliza presión de transmisión de fluidos para aplicar presión uniformemente al polvo dentro del molde elástico desde todas las direcciones. Debido a la consistencia de la presión interna del fluido, el polvo tiene la misma presión en todas las direcciones, por lo que se puede evitar la diferencia en la densidad del cuerpo verde.

La presión isostática se divide en una bolsa húmeda de presión isostática y una bolsa seca de la bolsa isostática. La presión isostática de la bolsa húmeda puede formar productos con formas complejas, pero solo puede funcionar de manera intermitente. El presionador isostático de la bolsa seca puede realizar una operación continua automática, pero solo puede formar productos con formas simples como secciones transversales cuadradas, redondas y tubulares. La prensado isostático puede obtener un cuerpo verde uniforme y denso, con una pequeña contracción de disparo y contracción uniforme en todas las direcciones, pero el equipo es complejo y costoso, y la eficiencia de producción no es alta, y solo es adecuada para la producción de materiales con requisitos especiales.

2. Formación húmeda

2.1 lechada
El proceso de moldeo de lechada es similar al fundición de cinta, la diferencia es que el proceso de moldeo incluye el proceso de deshidratación física y el proceso de coagulación química. La deshidratación física elimina el agua en la lechada a través de la acción capilar del molde de yeso poroso. El Ca2+ generado por la disolución de la superficie CASO4 aumenta la resistencia iónica de la lechada, lo que resulta en la floculación de la lechada.
Bajo la acción de la deshidratación física y la coagulación química, las partículas de polvo de cerámica se depositan en la pared del molde de yeso. La lechada es adecuada para la preparación de piezas de cerámica a gran escala con formas complejas, pero la calidad del cuerpo verde, incluida la forma, la densidad, la resistencia, etc., es pobre, la intensidad laboral de los trabajadores es alta y no es adecuada para operaciones automatizadas.

2.2 Casting de troqueles en caliente
La fundición en caliente es mezclar polvo de cerámica con aglutinante (parafina) a una temperatura relativamente alta (60 ~ 100 ℃) para obtener una lechada para la fundición de troqueles calientes. La suspensión se inyecta en el molde de metal bajo la acción del aire comprimido, y se mantiene la presión. Enfriándose, desmoronado para obtener un blanco de cera, el blanco de cera se desplace bajo la protección de un polvo inerte para obtener un cuerpo verde, y el cuerpo verde se sinteriza a alta temperatura para convertirse en porcelana.

El cuerpo verde formado por la fundición de diedes en caliente tiene dimensiones precisas, estructura interna uniforme, menos desgaste de moho y alta eficiencia de producción, y es adecuado para diversas materias primas. La temperatura de la lechada de cera y el molde debe controlarse estrictamente, de lo contrario causará una inyección o deformación, por lo que no es adecuado para fabricar grandes piezas, y el proceso de disparo de dos pasos es complicado y el consumo de energía es alto.

2.3 Casting de cinta
La fundición en la cinta es mezclar completamente el polvo de cerámica con una gran cantidad de aglutinantes orgánicos, plastificantes, dispersantes, etc. Para obtener una lechada viscosa fluida, agregue la lechada a la tolva de la máquina de fundición y use un raspador para controlar el grosor. Fluye a la cinta transportadora a través de la boquilla de alimentación, y la película en blanco se obtiene después del secado.

Este proceso es adecuado para la preparación de materiales de película. Para obtener una mejor flexibilidad, se agrega una gran cantidad de materia orgánica y se requiere que los parámetros del proceso se controlen estrictamente, de lo contrario causará fácilmente defectos como pelos, rayas, baja resistencia a la película o pelado difícil. La materia orgánica utilizada es tóxica y causará contaminación ambiental, y un sistema no tóxico o menos tóxico debe usarse tanto como sea posible para reducir la contaminación ambiental.

2.4 moldeo por inyección de gel
La tecnología de moldeo por inyección de gel es un nuevo proceso de prototipos rápidos coloidales inventado por primera vez por investigadores en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge a principios de la década de 1990. En su núcleo está el uso de soluciones de monómero orgánicos que polimerizan en geles de solventes de polímero de alta resistencia y unidos lateralmente.

Una suspensión de polvo de cerámica disuelto en una solución de monómeros orgánicos está fundido en un molde, y la mezcla de monómero se polimeriza para formar una parte gelificada. Dado que el polimer de polímero lateral contiene solo 10% –20% (fracción de masa), es fácil eliminar el disolvente de la parte del gel mediante un paso de secado. Al mismo tiempo, debido a la conexión lateral de los polímeros, los polímeros no pueden migrar con el solvente durante el proceso de secado.

Este método se puede utilizar para fabricar piezas cerámicas compuestas y compuestas, que pueden formar piezas cerámicas de tamaño complejo de cuasi-red, y su resistencia verde es tan alta como 20-30MPa o más, lo que puede reprocesarse. El principal problema de este método es que la tasa de contracción del cuerpo del embrión es relativamente alta durante el proceso de densificación, lo que conduce fácilmente a la deformación del cuerpo del embrión; Algunos monómeros orgánicos tienen inhibición de oxígeno, lo que hace que la superficie se pele y se caiga; Debido al proceso de polimerización de monómero orgánico inducido por la temperatura, causar el afeitado de temperatura conduce a la existencia de estrés interno, lo que hace que los espacios en blanco se rompan, etc.

2.5 moldeo por inyección de solidificación directa
El moldeo por inyección de solidificación directa es una tecnología de moldeo desarrollada por ETH Zurich: el agua con solvente, el polvo de cerámica y los aditivos orgánicos están completamente mezclados para formar el electrolito electrostáticamente estable, de baja viscosidad y una lechada de contenido de alto sólido, que se puede cambiar al agregar ph o productos químicos lantrosos que aumentan el concentración de electrolitos, luego se inyecta en un molde no pico.

Controle el progreso de las reacciones químicas durante el proceso. La reacción antes del moldeo por inyección se lleva a cabo lentamente, la viscosidad de la suspensión se mantiene baja y la reacción se acelera después del moldeo por inyección, la suspensión se solidifica y la lechada fluida se transforma en un cuerpo sólido. El cuerpo verde obtenido tiene buenas propiedades mecánicas y la resistencia puede alcanzar 5 kPa. El cuerpo verde es demolido, secado y sinterizado para formar una parte de cerámica de la forma deseada.

Sus ventajas son que no necesita o solo necesita una pequeña cantidad de aditivos orgánicos (menos del 1%), el cuerpo verde no necesita ser desengrasante, la densidad del cuerpo verde es uniforme, la densidad relativa es alta (55%~ 70%), y puede formar partes cerámicas de gran tamaño y de tamaño complejo. Su desventaja es que los aditivos son caros, y el gas generalmente se libera durante la reacción.

2.6 moldeo por inyección
El moldeo por inyección se ha utilizado durante mucho tiempo en la moldura de productos de plástico y la moldura de moldes de metal. Este proceso utiliza el curado a baja temperatura de los orgánicos termoplásticos o el curado a alta temperatura de los orgánicos termoestables. El polvo y el portador orgánico se mezclan en un equipo de mezcla especial y luego se inyectan en el molde a alta presión (decenas a cientos de MPA). Debido a la gran presión de moldeo, los espacios en blanco obtenidos tienen dimensiones precisas, alta suavidad y estructura compacta; El uso de equipos de moldeo especial mejora enormemente la eficiencia de producción.

A fines de la década de 1970 y principios de la década de 1980, el proceso de moldeo por inyección se aplicó al moldeo de piezas cerámicas. Este proceso se da cuenta del moldeo de plástico de materiales áridos al agregar una gran cantidad de materia orgánica, que es un proceso común de moldeo de plástico cerámico. En la tecnología de moldeo por inyección, además del uso de orgánicos termoplásticos (como polietileno, poliestireno), orgánicos termoestables (como resina epoxi, resina fenólica) o polímeros soluble en agua, es necesario agregar ciertas cantidades de procesos como los procesos como los plásticos, como los lubricantes, los lubricantes y los agentes de acoplamiento a los fluidos de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad y la calidad de la calidad de la calidad de la calidad y la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad y la calidad de la calidad de la calidad de la calidad de la calidad y la calidad de la calidad. cuerpo moldeado.

El proceso de moldeo por inyección tiene las ventajas de alto grado de automatización y tamaño preciso del en blanco. Sin embargo, el contenido orgánico en el cuerpo verde de las partes cerámicas moldeadas por inyección es tan alto como 50 VOL%. Lleva mucho tiempo, incluso varios días a docenas de días, eliminar estas sustancias orgánicas en el proceso de sinterización posterior, y es fácil causar defectos de calidad.

2.7 moldeo por inyección coloidal
Para resolver los problemas de la gran cantidad de materia orgánica agregada y la dificultad de eliminar las dificultades en el proceso tradicional de moldeo por inyección, la Universidad de Tsinghua propuso creativamente un nuevo proceso para el moldeo por inyección coloidal de cerámica, y desarrolló independientemente una prototipo de moldeo por inyección coloidal para realizar la inyección de los delanteros de cerámica de barrices. formación.

La idea básica es combinar el moldeo coloidal con el moldeo por inyección, utilizando equipos de inyección patentados y una nueva tecnología de curado proporcionada por el proceso de moldeo de solidificación coloidal in situ. Este nuevo proceso utiliza menos del 4WT.% De la materia orgánica. Se utiliza una pequeña cantidad de monómeros orgánicos u compuestos orgánicos en la suspensión a base de agua para inducir rápidamente la polimerización de monómeros orgánicos después de la inyección en el molde para formar un esqueleto de red orgánica, que envuelve uniformemente el polvo de cerámica. Entre ellos, no solo se acorta en gran medida el tiempo de desglos, sino que también se reduce en gran medida la posibilidad de grietas de desglosar.

Hay una gran diferencia entre el moldeo por inyección de cerámica y moldeo coloidal. La principal diferencia es que el primero pertenece a la categoría de moldeo de plástico, y el segundo pertenece a molduras de suspensión, es decir, la lechada no tiene plasticidad y es un material estéril. Debido a que la lechada no tiene plasticidad en el moldeo coloidal, no se puede adoptar la idea tradicional de moldeo por inyección de cerámica. Si el moldeo coloidal se combina con moldeo por inyección, el moldeo por inyección coloidal de materiales cerámicos se realiza mediante el uso de equipos de inyección patentados y una nueva tecnología de curado proporcionada por el proceso de moldeo coloidal in situ.

El nuevo proceso de moldeo por inyección coloidal de cerámica es diferente del moldeo coloidal general y el moldeo de inyección tradicional. La ventaja de un alto grado de automatización de moldeo es una sublimación cualitativa del proceso de moldeo coloidal, que se convertirá en la esperanza de la industrialización de la cerámica de alta tecnología.