กระบวนการขึ้นรูปและแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีของเซรามิกชนิดพิเศษ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การประยุกต์ใช้วัสดุเซรามิกพิเศษในด้านเทคโนโลยีขั้นสูงในประเทศจีนไม่มีที่สิ้นสุด เนื่องจากทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ความแข็งสูง ความแม่นยำสูง และข้อดีอื่น ๆ ที่โลหะและพลาสติกไม่มี และในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ ตัวนำยิ่งยวด เลนส์ ชีววิทยา แม่เหล็ก การจัดเก็บพลังงานและอื่น ๆ กลายเป็น "วัสดุทองคำดำ" ในต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมไฮเทคหลายแห่ง

ในเวลาเดียวกัน สาขาเทคโนโลยีขั้นสูงมีข้อกำหนดสูงสำหรับรูปร่างและความแม่นยำของมิติของเซรามิกชนิดพิเศษ เพื่อให้ได้เซรามิกพิเศษประสิทธิภาพสูง เพื่อให้ได้การขึ้นรูปที่แม่นยำของชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน และเพื่อลดต้นทุนในการเตรียมและการแปรรูปวัสดุ การเตรียมเซรามิกพิเศษจึงกลายเป็นหัวข้อสำคัญในการพัฒนา

วิธีการขึ้นรูปและคุณลักษณะของเซรามิกชนิดพิเศษ

การปั้นเซรามิกเป็นวัตถุดิบเซรามิกตามความต้องการการผลิตจริงตามรูปร่าง ขนาด และความแข็งแรงของสีเขียวที่ระบุ กระบวนการขึ้นรูปขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของวัตถุดิบเซรามิกและกระบวนการขึ้นรูป การสร้างรูปร่างของผลิตภัณฑ์เซรามิกมีหลายวิธี แต่โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นการปั้นแบบแห้งและการปั้นแบบเปียก การขึ้นรูปแบบแห้งรวมถึงการกดแบบแห้ง การกดแบบไอโซสแตติก การขึ้นรูปด้วยความดันสูงพิเศษ การขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบผง และอื่นๆ การขึ้นรูปแบบเปียกรวมถึงการขึ้นรูปแบบอัดรีด การฉีดขึ้นรูป การขึ้นรูปแบบฟิล์มรีด (การขึ้นรูปแบบรีดร้อน) การขึ้นรูปแบบอัดฉีด การฉีดขึ้นรูป การขึ้นรูปแบบหล่อ การขึ้นรูปแบบแข็งตัวโดยตรง การฉีดขึ้นรูปแบบสั่นสะเทือนคอลลอยด์ ฯลฯ

(1) การรีดแบบแห้ง

การขึ้นรูปแบบกดแห้งคือการเติมสารอินทรีย์จำนวนหนึ่ง (สารยึดเกาะ สารหล่อลื่น พลาสติไซเซอร์ สารลดฟอง สารลดน้ำ ฯลฯ) ลงในผงเซรามิก และทำให้มันขึ้นรูปในแม่พิมพ์ภายใต้การกระทำของแรงดันภายนอก วิธีการขึ้นรูปด้วยการกดแบบแห้งนั้นง่ายต่อการตระหนักถึงระบบอัตโนมัติ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตามในกระบวนการขึ้นรูป การแบ่งชั้นของบิลเล็ตมักเกิดจากการกระจายแรงดันในแนวรัศมีและแนวแกนที่ไม่สม่ำเสมอ และมักเกิดปรากฏการณ์การแตกร้าวและความไม่เท่าเทียมกันของความหนาแน่น

(2) ฉันการกดโซสแตติก

การกดแบบไอโซสแตติกเป็นวิธีการอัดผงขณะขึ้นรูปโดยใช้แรงดันไอโซสแตติกต่างๆ ตามอุณหภูมิการขึ้นรูปที่แตกต่างกัน การกดแบบไอโซสแตติกจะแบ่งออกเป็นการกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนและการกดแบบไอโซสแตติกแบบเย็น การกดแบบไอโซสแตติกแบบเย็นเป็นวิธีการกดแบบไอโซสแตติกในการขึ้นรูปชิ้นงานที่อุณหภูมิห้อง การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนหมายถึงวิธีการกดแบบไอโซสแตติกในการเผาชิ้นงานภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง

(3) การขึ้นรูปด้วยแรงดันสูงพิเศษ

การขึ้นรูปด้วยความดันสูงพิเศษเป็นวิธีการขึ้นรูปที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในการขึ้นรูปนาโนเซรามิก ขนาดอนุภาคของนาโนเซรามิกได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิการเผาผนึก ยิ่งอุณหภูมิการเผาผนึกต่ำลง ขนาดอนุภาคยิ่งเล็กลง การได้รับนาโนเซรามิกก็จะง่ายขึ้น ด้วยการเพิ่มความดันในการขึ้นรูปและเพิ่มความหนาแน่นเริ่มต้นของช่องว่าง อุณหภูมิการเผาผนึกของนาโนเซรามิกจะลดลง ดังนั้นการขึ้นรูปด้วยความดันสูงพิเศษจึงเกิดขึ้น การขึ้นรูปด้วยความดันสูงพิเศษจะเปลี่ยนคุณสมบัติการเผาผนึกของช่องว่างอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นจึงง่ายต่อการรับนาโนเซรามิก

(4) การขึ้นรูปด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบผง

การกดด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบผงเป็นกระบวนการขึ้นรูปใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพัลส์ที่แข็งแกร่งเพื่อทำให้ตัวผงมีความหนาแน่น โดยปกติวิธีนี้จะใช้สำหรับการขึ้นรูปวัสดุโลหะ และสามารถรับความหนาแน่นที่สูงมากได้ ความหนาแน่นของตัวอย่างที่เกิดจากวิธีการกดด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบผงมีมากกว่า 95% ซึ่งมีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริกและอิเล็กทริกที่ดี

(5) การอัดขึ้นรูป

ผง กาว สารหล่อลื่น ฯลฯ ผสมให้เข้ากันกับน้ำและผสมให้เข้ากัน จากนั้นลูกสูบจะถูกกดด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิกเพื่อรีดแท่งเหล็กพลาสติกออกจากหัวฉีดอัดรีด เนื่องจากรูปร่างด้านในของหัวฉีดอัดขึ้นรูปลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ลูกสูบจึงออกแรงกดอัดรีดบนมวลโคลนอย่างมาก เพื่อให้ช่องว่างมีความหนาแน่นและก่อตัวขึ้น

(6) การฉีดขึ้นรูป

การฉีดขึ้นรูปเรียกอีกอย่างว่าการขึ้นรูปแบบหล่อร้อน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีโดยการเติมโพลีเมอร์และส่วนประกอบสารเติมแต่งจำนวนหนึ่ง และร้อนเล็กน้อย ทำให้ผงโลหะ ผงเซรามิก และโพลีเมอร์มีความลื่นไหลคล้ายกัน ภายใต้แรงกดดัน สารละลายที่เต็มไปด้วยแม่พิมพ์โลหะ จะเย็นตัวลงหลังจาก เหล็กแท่งเพื่อรับเหล็กแท่ง ได้รับการระบุว่าเป็น "เทคโนโลยีหลักระดับชาติ" ที่สำคัญโดยประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกา

(7) การปั้นปฏิทิน

ผง สารเติมแต่ง และน้ำผสมกันอย่างสม่ำเสมอเพื่อสร้างวัสดุพลาสติก จากนั้นวัสดุจะถูกรีดด้วยลูกกลิ้งหมุนตรงข้ามกัน 2 อัน เพื่อให้กลายเป็นวิธีการขึ้นรูปของแผ่นเปล่า เหล็กแท่งที่ได้จากการรีดฟิล์มมีความหนาแน่นสูงและเหมาะสำหรับการขึ้นรูปวัตถุที่มีรูปร่างเป็นแผ่นและแผ่น

-

(8) การหล่อสลิป

วิธีการอัดฉีดขึ้นรูปคือการฉีดโคลนที่เตรียมไว้ลงในแบบจำลองยิปซั่ม เนื่องจากแบบจำลองยิปซั่มมีคุณสมบัติในการซึมผ่านของอากาศและการดูดซึมน้ำ หลังจากแบบจำลองที่สัมผัสกับโคลน น้ำในโคลนจะค่อยๆถูกดูดเข้าไปในผนังแบบจำลอง และค่าปรับ อนุภาคในโคลนจะถูกจัดเรียงเท่าๆ กันกับรูปร่างของแบบจำลองให้เป็นชั้นโคลนหนา เมื่อชั้นโคลนหนาถึงความหนาที่คาดไว้ โคลนส่วนเกินก็สามารถเทออกจากแบบจำลองได้ หลังจากที่แบบจำลองดูดซับความชื้นในชั้นดินเหนียวหนาจนไปถึงการขึ้นรูปอิสระแล้ว สามารถนำเหล็กแท่งออกมาและทำให้แห้งเพื่อซ่อมแซมได้

(9)การอัดฉีดแบบแรงเหวี่ยง

การขึ้นรูปแบบอัดฉีดแบบแรงเหวี่ยงได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของการขึ้นรูปแบบอัดฉีดแบบดั้งเดิม ด้วยการปรับค่า pH และพารามิเตอร์กระบวนการอื่นๆ ผงจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในของเหลวและสะสมตัวภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงของการหมุนด้วยความเร็วสูง การอัดฉีดแบบแรงเหวี่ยงเป็นการผสมผสานระหว่างการเตรียมผงเคมีแบบเปียกและเทคโนโลยีการทำให้แน่นโดยปราศจากความเครียด ซึ่งสามารถป้องกันการเกาะตัวของผงและข้อบกพร่องอื่นๆ ได้ในด้านหนึ่ง ในทางกลับกัน วัตถุประสงค์ของการสะสมสามารถทำได้โดยขนาดอนุภาคและความเร็วของผงที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการเตรียมวัสดุเชิงฟังก์ชันคอมโพสิตแบบหลายชั้นและแบบไล่ระดับสีได้

(10) การขึ้นรูปแบบสะสมด้วยไฟฟ้า

การขึ้นรูปแบบการสะสมด้วยไฟฟ้าคือการใช้สนามไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อส่งเสริมการโยกย้ายของอนุภาคที่มีประจุ จากนั้นจึงสะสมบนขั้วไฟฟ้าและการขึ้นรูปขั้วตรงข้าม การสะสมด้วยไฟฟ้านั้นเรียบง่าย ยืดหยุ่น และเชื่อถือได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการขึ้นรูปตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น เซ็นเซอร์ และเซรามิกเชิงฟังก์ชันแบบไล่ระดับ แต่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของกระบวนการ

(11) การฉีดขึ้นรูปเจล

ด้วยการเติมไวนิลอินทรีย์โมโนเมอร์ลงในตัวกลางแขวนลอย โมโนเมอร์อินทรีย์จะถูกเชื่อมโยงผ่านปฏิกิริยาอนุมูลอิสระโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวริเริ่ม และบิลเล็ตจะเกิดการบ่มในแหล่งกำเนิด เหล็กแท่งที่เตรียมด้วยวิธีนี้มีความแข็งแรงสูงและง่ายต่อการตัดเฉือน อย่างไรก็ตามอัตราการหดตัวของตัวเครื่องที่มีขนาดกะทัดรัดนั้นค่อนข้างมาก ทำให้เกิดการเสียรูปของการดัดงอ และโมโนเมอร์อินทรีย์ที่ใช้นั้นเป็นพิษ และบรรยากาศของปฏิกิริยานั้นควบคุมได้ไม่ง่าย

(12) การหล่อแบบฟลูอิไดซ์

การหล่อขึ้นรูปหมายถึงการเติมตัวทำละลาย สารช่วยกระจายตัว สารยึดเกาะ พลาสติไซเซอร์ และส่วนประกอบอื่นๆ ในผงเซรามิกเพื่อให้ได้สารละลายที่สม่ำเสมอและเสถียร และสร้างฟิล์มที่มีความหนาตามที่ต้องการบนเครื่องหล่อ ข้อกำหนดของอุปกรณ์การหล่อขึ้นรูปนั้นค่อนข้างง่าย: การทำงานต่อเนื่อง ประสิทธิภาพการผลิตสูง ระดับอัตโนมัติสูง กระบวนการที่เสถียร ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอของเหล็กแท่งยาว... ฯลฯ

(13) การขึ้นรูปแข็งตัวโดยตรง

การขึ้นรูปแข็งตัวโดยตรงเป็นแนวคิดใหม่ของเทคโนโลยีการขึ้นรูปเซรามิกขนาดสุทธิในแหล่งกำเนิด ไม่จำเป็นหรือสารอินทรีย์เพียงเล็กน้อย (น้อยกว่า 1wt%) ไม่จำเป็นต้องล้างไขมันในร่างกาย ความหนาแน่นของร่างกายสม่ำเสมอ ความหนาแน่นสัมพัทธ์สูง และชิ้นส่วนเซรามิกขนาดใหญ่และรูปร่างที่ซับซ้อน สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ความแข็งแกร่งของร่างกายมักจะไม่สูงพอ

(14) การฉีดขึ้นรูปแบบสั่นสะเทือนคอลลอยด์

การฉีดขึ้นรูปด้วยการสั่นสะเทือนคอลลอยด์คือการได้รับบิลเล็ตที่มีปริมาณเฟสของแข็งสูงจากสารแขวนลอยเจือจางที่เตรียมไว้ (20% ~ 30% (ปริมาตร)) ซึ่งมีความแข็งแรงไอออนิกสูงโดยการกดหรือหมุนเหวี่ยง จากนั้นเทภายใต้การกระทำของการสั่นสะเทือนเพื่อให้ได้ในแหล่งกำเนิด การแข็งตัว การฉีดขึ้นรูปด้วยการสั่นสะเทือนคอลลอยด์ช่วยให้สามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่องและสามารถสร้างชิ้นส่วนเซรามิกที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนได้ อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงของช่องว่างนั้นต่ำ และตัวช่องว่างนั้นแตกและทำให้เสียรูปได้ง่ายในระหว่างการปล่อยแม่พิมพ์

(15) การขึ้นรูปแบบจับตัวเป็นก้อนที่เกิดจากอุณหภูมิ

การขึ้นรูปแบบคอลลอยด์ที่เกิดจากอุณหภูมิเป็นวิธีการขึ้นรูปแบบคอลลอยด์ขนาดสุทธิ DCC และการฉีดขึ้นรูปแบบสั่นสะเทือนคอลลอยด์ใช้ประโยชน์จากความเสถียรทางสถิตของคอลลอยด์ และวิธีนี้ใช้ประโยชน์จากความเสถียรเชิงพื้นที่ (สเตอริก) ของคอลลอยด์ โครงสร้างที่ไม่ผ่านการรับรองหลังจากการถอดแบบสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นวัตถุดิบและสามารถนำมาใช้สร้างระบบผงเซรามิกได้เกือบทั้งหมด

(16) การขึ้นรูปแข็งแบบไร้แม่พิมพ์

เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบไร้รูปแบบที่เป็นของแข็งได้ก้าวข้ามข้อจำกัดของแนวคิดการขึ้นรูปแบบดั้งเดิม และเป็นวิธีการขึ้นรูปที่อิงจาก "การเติบโต" ในด้านเซรามิก กระบวนการขึ้นรูปแบบแข็งสามารถแบ่งออกเป็น: การขึ้นรูปแบบเผาผนึกด้วยเลเซอร์, การขึ้นรูปแบบการพิมพ์สามมิติ, การขึ้นรูปแบบหลอมละลาย, การขึ้นรูปแบบการผลิตแบบหลายชั้น, การขึ้นรูปแบบสเตอริโอลิโทกราฟี ฯลฯ มีลักษณะเฉพาะที่มีความยืดหยุ่นสูง มีการบูรณาการสูง เทคโนโลยี ความรวดเร็ว และการขึ้นรูปแบบอิสระ ในขณะเดียวกัน ยังเกิดปัญหาต่างๆ เช่น ราคาอุปกรณ์ที่สูง การพัฒนาซอฟต์แวร์ การพัฒนาวัสดุ ความแม่นยำและคุณภาพของการขึ้นรูป

ทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีการขึ้นรูปเซรามิกแบบพิเศษ

โดยทั่วไป การพัฒนาเทคโนโลยีการขึ้นรูปแห้ง เช่น การอัดแม่พิมพ์เหล็กและการอัดแบบไอโซสแตติกนั้นเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ โดยมีวุฒิภาวะทางเทคนิคสูงและมีระบบอัตโนมัติในระดับสูง ซึ่งเป็นวิธีการหลักในการขึ้นรูปเซรามิกแบบพิเศษในปัจจุบัน แต่เนื่องจากการควบคุมขนาดที่แม่นยำไม่ดี การใช้งานในการขึ้นรูปเซรามิกคุณภาพดีมีจำกัด วิธีการขึ้นรูปแบบคอลลอยด์ที่แสดงโดยการฉีดขึ้นรูปและการขึ้นรูปแบบหล่อเป็นเทคโนโลยีใหม่ในการขึ้นรูปแบบเปียกซึ่งไม่เพียง แต่มีข้อดีคือต้นทุนต่ำ แต่ยังมีระบบอัตโนมัติในระดับสูงและสามารถบรรลุการผลิตขนาดซึ่งแสดงถึงทิศทางการพัฒนาของแบบพิเศษ วิธีการปั้นเซรามิก

ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยีการขึ้นรูปเซรามิกแบบพิเศษในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่ประเด็นต่อไปนี้:

● พัฒนาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบไม่ขึ้นรูปแบบต่างๆ ที่ได้รับการเสนอในการเตรียมวัสดุเซรามิกต่างๆ

● การออกแบบชั้นโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น และการสานต่อ การสานต่อ โครงสร้างการเชื่อมต่อ และองค์ประกอบของการเปลี่ยนแปลงสามมิติภายในชั้นนั้น

● การออกแบบโครงสร้างและการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างขนาดใหญ่

● การผลิตและการประยุกต์ใช้โครงสร้างจุลภาคเซรามิกในทางปฏิบัติ

● การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เพิ่มเติมที่ปราศจากมลภาวะและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！