工業用セラミック新素材の湿式成形の主な7つの方法

2. 熱間ダイカストは、セラミック粉末とバインダー（パラフィン）を比較的高温（60～100℃）で混合し、熱間ダイカスト用のスラリーを金型に注入します。圧縮空気の作用により、圧力を保ち冷却し、型から取り出してワックスブランクを得る。ワックスブランクは、不活性粉末の保護下で脱蝋され、ブランクが得られ、その後、高温で焼結されて磁器になる。 熱間ダイカストによって形成されたグリーン ボディは、正確な寸法、均一な内部構造、小さな金型摩耗を備えています。生産効率が高く、さまざまな原料に適しています。ワックススラリーと金型の温度を厳密に管理する必要があり、そうでないとアンダーフィルや変形が発生するため、大型部品の製造には適していません。同時に、2段階の焼成プロセスはより複雑であり、消費量も高くなります。エネルギー。

3. テープ キャスティングは、セラミック粉末を大量の有機物で結合することです。薬剤、可塑剤、分散剤などを十分に混合し、流動性のある粘稠なスラリーを調製し、スラリーを鋳造機のホッパーに投入し、スクレーパーで厚みを調整し、供給ノズルからコンベアベルト上に流出します。乾燥後、フィルムベースが得られる。 このプロセスは、より優れた柔軟性を得るために、薄膜材料を準備するのに適しています。有機物を添加すると、プロセスパラメータを厳密に制御する必要があり、そうしないと、剥離、スジ、膜強度の低下、剥離困難などの欠陥が発生しやすくなります。使用される有機物は有毒であり、環境汚染を引き起こす可能性があるため、環境汚染を減らすために、できるだけ無毒または毒性の低いシステムを使用する必要があります。

4. ゲル射出成形技術は、米国のオークリッジ国立研究所の研究者によって開発されました。 1990 年代。1990 年代初頭に初めて発明された新しいコロイドラピッドプロトタイピングプロセス。その核心は、重合可能な有機モノマー溶液の使用です。ポリマーと溶媒が横方向に結合した強力なゲルになります。 セラミック粉末を有機モノマーの溶液に溶かして形成したスラリーを型に流し込み、モノマー混合物を重合させてゲル化部分を形成します。側方結合ポリマー溶媒中にはポリマーが 10% ～ 20% (質量分率) しか存在しないため、ゲル部分の溶媒は乾燥ステップを通じて容易に除去されます。同時に、ポリマーの横方向の結合により、ポリマーは乾燥プロセス中に溶媒と一緒に移動することができません。 この方法は、単相および複合セラミック部品の製造に使用でき、複雑な形状を形成できます。 、ネットサイズの正確なセラミック部品、生強度は20〜30Mpa以上と高く、再処理できます。この方法の主な問題は、高密度化プロセス中の胚体の収縮率が比較的高く、一部の有機モノマーが酸素によって重合が阻害され、表面の剥離や脱落が発生する可能性があることです。有機モノマーの温度誘起重合プロセス、温度勾配により内部応力の存在が生じ、グリーンボディの破壊などが引き起こされます。

5. 直接凝固射出成形整形 は、チューリッヒの連邦工科大学によって開発された成形技術です。有機添加剤を完全に混合して、静電気的に安定した低粘度の固形分含有量の高いスラリーを形成します。スラリーの pH を変更したり、電解質濃度を高めることができる化学薬品をそれに添加し、その後、スラリーを非電解質容器に注入します。多孔質の型。 プロセス中の化学反応の進行を制御します。射出成形前は反応が遅く、スラリーは低粘度を維持しますが、射出成形後は反応が早くなり、スラリーが固化し、流動性のあるスラリーが固体となります。得られた素地は良好な機械的特性を有し、強度は 5kPa に達します。素地を型から取り出し、乾燥、焼結した後、必要な形状のセラミック部品が形成されます。 その利点は、有機添加物をまったくまたは少量しか必要としないこと（1% 未満）、グリーンボディを脱脂する必要がないことです。成形体の密度が均一で、相対密度が高い（55%～70%）ため、大型で複雑な形状のセラミック部品を成形できます。欠点は、添加剤が高価であり、成形中に一般にガスが発生することです。

6. 射出成形 プラスチック製品の成形や金型の成形に初期に使用されました。熱可塑性有機物の低温硬化、または熱硬化性有機物の高温硬化を利用したプロセスです。粉末と有機キャリアを専用の混合装置で混合し、高圧（数十～数百MPa）で金型に注入します。 。タイプ。高い成形圧力により、得られるグリーンボディは正確な寸法、高い平滑性、緻密な構造を持ち、専用の成形装置を使用することで生産効率が大幅に向上します。 射出成形プロセスは、1970 年代後半から 1980 年代前半にセラミック部品の成形に適用され始めました。このプロセスでは、大量の添加剤を添加することで、非磁性材料の形成が実現されました。プラスチック成形はセラミックの一般的なプラスチック成形プロセスです。射出成形技術では、熱可塑性有機物（ポリエチレン、ポリスチレンなど）、熱硬化性有機物（エポキシ樹脂、フェノール樹脂など）、または水溶性高分子を主バインダーとして使用するほか、一定の加工量を必要とします。セラミック射出懸濁液の流動性を向上させ、射出成形体の品質を確保するために、可塑剤、潤滑剤、カップリング剤などの助剤が使用されます。 射出成形プロセスには、高度な自動化と成形体の正確な寸法という利点があります。しかし、射出成形されたセラミック部品のグリーンボディには最大 50vol% の有機物が含まれており、その後の焼結プロセスでこれらの有機物を除去するには数日から数十日と長い時間がかかります。品質不良の原因となります。

7. (コロイド射出成形) < /span>従来の射出成形プロセスにおける大量の有機物の添加と除去の難しさの問題を解決するために、清華大学は新しいコロイド射出法を独創的に提案しました。セラミックスの成形プロセスにおいて、独自にコロイド射出成形の試作機を開発し、不毛なセラミックスラリーの射出成形を実現しました。 基本的なアイデアは、独自の射出装置とコロイド現場固化成形プロセスによって提供される新しい固化技術を使用して、コロイド成形と射出成形を組み合わせることです。この新しいプロセスでは、有機物を 4 重量％以下で使用し、水ベースの懸濁液中に少量の有機モノマーまたは有機化合物を使用して、有機物を形成するために金型に注入された後、有機モノマーの重合を迅速に引き起こします。中でもセラミック粉末を均一に包み込む網状骨格は、脱脂時間を大幅に短縮するだけでなく、脱脂クラックの可能性も大幅に低減します。  セラミックの射出成形とコロイド成形には大きな違いがあります。主な違いは次のとおりです。前者はプラスチック成形のカテゴリーに属し、後者はスラリー成形に属します。つまり、スラリーは可塑性を持たず、不毛な材料です。コロイド成形では、スラリーには可塑性がないため、従来のセラミック射出成形のアイデアを使用できません。コロイド成形と射出成形を組み合わせると、独自の射出装置とコロイドその場成形プロセスによる新しい固化技術を使用して、セラミック材料のコロイド射出成形を実現できます。 セラミックスのコロイド射出成形の新しいプロセスは、一般的なコロイド成形や従来の射出成形とは異なります。コロイドその場凝固成形の利点を組み合わせています。均一性が良く、有機含有量が低く、射出成形の自動化が高いという利点があります。職人技を質的に昇華させた、ハイテクセラミックスの工業化。