فرآیند تولید سرامیک های مقاوم در برابر سایش آلومینا چگونه است؟
1. آماده سازی پودر
پودر اکسید آلومینیوم در کارخانه با توجه به نیازهای مختلف محصول و فرآیندهای قالب گیری مختلف به مواد پودری تبدیل می شود. اندازه ذرات پودر کمتر از 1μm میکرون است، اگر تولید محصولات سرامیکی آلومینا با خلوص بالا علاوه بر خلوص آلومینا در 99.99٪، اما همچنین نیاز به سنگ زنی بسیار ریز و توزیع اندازه ذرات آن یکنواخت است. هنگامی که صفحه مقاوم در برابر سایش اکسترود می شود یا قالب تزریق می شود، چسب و نرم کننده باید به پودر وارد شود، معمولاً ترموپلاستیک یا رزین با نسبت وزنی 10-30٪، و بایندر آلی باید به طور یکنواخت با پودر مخلوط شود. پودر آلومینا در درجه 150-200 برای تسهیل عملیات قالب گیری.
ماده پودری که با فرآیند پرس گرم تشکیل می شود نیازی به افزودن چسب ندارد. در صورت استفاده از قالب گیری پرس خشک نیمه اتوماتیک یا اتوماتیک، پودر نیاز به فرآیند خاصی دارد و لازم است از روش دانه بندی اسپری برای تصفیه پودر و کروی به نظر رسیدن آن استفاده شود تا سیالیت پودر بهبود یابد و کار را تسهیل کند. پر کردن خودکار دیواره قالب در قالب. علاوه بر این، برای کاهش اصطکاک بین پودر و دیواره قالب، لازم است 1 تا 2 درصد روان کننده مانند اسید استئاریک و بایندر PVA اضافه شود. برای قالب گیری پرس خشک، پودر اسپری دانه بندی مورد نیاز است، که در آن پلی وینیل الکل به عنوان یک اتصال دهنده معرفی می شود.
2. روش قالب گیری
روش های شکل دهی محصولات سرامیکی آلومینا شامل پرس خشک، دوغاب، اکستروژن، پرس ایزواستاتیک سرد، تزریق، ریخته گری، پرس گرم و پرس ایزواستاتیک گرم می باشد. در سال‌های اخیر، در داخل و خارج از کشور، قالب‌گیری فیلتر، قالب‌گیری تزریق انجماد مستقیم، قالب‌گیری تزریق ژل، قالب‌گیری تزریق گریز از مرکز و فناوری قالب‌گیری آزاد جامد را توسعه داده‌اند. اشکال مختلف محصول، اندازه ها، اشکال پیچیده و محصولات دقیق به روش های قالب گیری متفاوتی نیاز دارند. مقدمه ای بر شکل گیری رایج آن:
◆ روش قالب گیری تزریقی: قالب گیری تزریقی اولین روش قالب گیری مورد استفاده برای سرامیک های آلومینا است. به دلیل استفاده از قالب گچی هزینه کم بوده و به راحتی می توان قطعات بزرگ و پیچیده را شکل داد. کلید قالب گیری تزریقی، تهیه دوغاب آلومینا است. معمولاً از آب به عنوان محیط شار استفاده می شود و سپس ماده صمغ زدایی و بایندر اضافه می شود، پس از آسیاب کامل، گاز تخلیه می شود و سپس قالب گچ به عقب ریخته می شود. به دلیل جذب آب توسط مویرگ های قالب گچی، دوغاب در قالب جامد می شود. هنگامی که صفحه مقاوم در برابر سایش دوغاب توخالی است، دوغاب اضافی باید زمانی که دوغاب جذب شده روی دیواره قالب به ضخامت مورد نیاز رسید، ریخته شود. به منظور کاهش انقباض بدن باید تا حد امکان از دوغاب با غلظت بالا استفاده کرد.
◆ قالب گیری پرس خشک: فناوری قالب گیری پرس خشک سرامیک آلومینا محدود به شکل ساده و ضخامت دیواره داخلی بیش از 1 میلی متر است، نسبت طول به قطر اشیاء بیشتر از 4: 1 نیست. روش های قالب گیری تک محوری یا دو طرفه هستند. پرس دارای دو نوع هیدرولیک و نوع مکانیکی است که می تواند به صورت نیمه اتوماتیک یا اتوماتیک باشد. حداکثر فشار پرس 200 مگاپاسکال است. خروجی می تواند به 15 تا 50 قطعه در دقیقه برسد. به دلیل فشار حرکتی یکنواخت پرس هیدرولیک، ارتفاع قطعات پرس هنگام پر کردن پودر متفاوت است. اندازه فشار اعمال شده توسط پرس مکانیکی به دلیل میزان پر شدن پودر متفاوت است که به راحتی منجر به اختلاف در انقباض اندازه پس از پخت می شود و بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد.
بنابراین توزیع یکنواخت ذرات پودر در فرآیند پرس خشک برای پر کردن قالب بسیار مهم است. دقیق بودن یا نبودن مقدار پر کردن، تأثیر زیادی بر کنترل دقت ابعادی قطعات سرامیکی آلومینا تولیدی دارد. ذرات پودر با بیش از 60μm، بین مش 60 تا 200 می توانند حداکثر اثر جریان آزاد را برای دستیابی به بهترین اثر قالب گیری تحت فشار به دست آورند.
افزودنی های آلی نیز باید به دوغاب سرامیکی آلومینا اضافه شود تا یک لایه الکتریکی دوتایی بر روی سطح ذرات دوغاب ایجاد شود تا دوغاب به طور پایدار و بدون ته نشین شدن معلق شود. علاوه بر این، بایندرهایی مانند وینیل الکل، متیل سلولز، آلژینات آمین و مواد پراکنده مانند پلی آکریل آمید و صمغ عربی اضافه می شود تا دوغاب برای عملیات قالب گیری تزریقی مناسب شود.
3. فن آوری شلیک
روش فنی تراکم بدنه سرامیکی دانه ای و تشکیل یک ماده جامد را تف جوشی می گویند. روش پخت به این صورت است که فضای خالی بین ذرات موجود در بدنه بیلت را از بین می‌برند، مقدار کمی گاز و مواد آلی ناخالص را حذف می‌کنند و باعث می‌شوند که ذرات رشد کنند و با یکدیگر ترکیب شوند و مواد جدیدی تشکیل دهند.
دستگاه گرمایشی که برای پخت استفاده می شود پرکاربردترین کوره برقی است. علاوه بر تف جوشی تحت فشار اتمسفر، یعنی تف جوشی بدون فشار، تف جوشی با فشار گرم و تف جوشی با فشار ایزواستاتیک داغ وجود دارد. اگرچه زینترینگ پرس گرم مداوم خروجی را افزایش می دهد، هزینه تجهیزات و قالب بسیار زیاد است و طول محصول به دلیل گرمایش محوری محدود است. تف جوشی پرس ایزواستاتیک داغ از گاز با دمای بالا و فشار بالا به عنوان محیط انتقال فشار استفاده می کند، مزیت گرمایش یکنواخت در همه جهات را دارد و برای پخت محصولات پیچیده شکل مناسب است. با توجه به ساختار یکنواخت، خواص مواد 30 تا 50٪ بیشتر از زینترینگ پرس سرد است. 10 تا 15 درصد بیشتر از تف جوشی پرس گرم عمومی است.
بنابراین در حال حاضر برخی از محصولات سرامیکی آلومینا با ارزش افزوده بالا یا قطعات ویژه مورد نیاز دفاع ملی مانند یاتاقان‌های سرامیکی، آینه‌ها، سوخت هسته‌ای و بشکه‌های تفنگ و سایر محصولات، در این زمینه از روش پرس گرم ایزواستاتیک زینترینگ استفاده می‌شود.
علاوه بر این، روش تف جوشی مایکروویو، روش پخت پلاسمای قوس الکتریکی، فناوری پخت خود پخش وجود دارد.
4، فرآیندهای تکمیل و بسته بندی
برخی از مواد باید پس از زینترینگ تکمیل شوند. محصولاتی که می توانند به عنوان استخوان مصنوعی مورد استفاده قرار گیرند، به سطح بالایی مانند آینه نیاز دارند تا روان کنندگی را افزایش دهند. به دلیل سختی بالای مواد سرامیکی آلومینا، صفحات مقاوم در برابر سایش باید با سنگ زنی و صیقل دادن مواد آجری سخت تری تکمیل شوند. مانند SiC، B4C یا الماس.
معمولاً از سنگ زنی درشت تا ریز ساینده گام به گام استفاده می شود، پولیش سطح نهایی. به طور کلی می توان از پودر Al2O3 کمتر از 1μm میکرون یا خمیر الماس برای سنگ زنی و پرداخت استفاده کرد. علاوه بر این، می توان از روش های سنگ زنی و پرداخت لیزری و پردازش اولتراسونیک نیز استفاده کرد. برخی از قطعات سرامیکی آلومینا باید با مواد دیگری بسته بندی شوند.
