የዚርኮኒያ ሴራሚክስ ዘጠኝ ትክክለኛ የመቅረጽ ሂደቶች

የዚርኮኒያ ሴራሚክስ ዘጠኝ ትክክለኛ የመቅረጽ ሂደቶች
የመቅረጽ ሂደቱ በሴራሚክ ቁሳቁሶች ዝግጅት ሂደት ውስጥ በሙሉ አገናኝ ሚና የሚጫወት ሲሆን የሴራሚክ ቁሳቁሶች እና ክፍሎች የአፈጻጸም አስተማማኝነት እና የምርት ተደጋጋሚነት ለማረጋገጥ ቁልፉ ነው።
በኅብረተሰቡ እድገት፣ ባህላዊው የእጅ ማሸት ዘዴ፣ የዊል ቅርጽ ዘዴ፣ የግሮቲንግ ዘዴ፣ ወዘተ. ባህላዊው ሴራሚክስ ለዘመናዊው ማህበረሰብ የምርት እና የማጣራት ፍላጎቶችን ማሟላት ስለማይችል አዲስ የሻጋታ ሂደት ተወለደ። ZrO2 ጥቃቅን የሴራሚክ ቁሳቁሶች በሚከተሉት 9 የሻጋታ ሂደቶች (2 ዓይነት ደረቅ ዘዴዎች እና 7 ዓይነት እርጥብ ዘዴዎች) በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ፡

1. ደረቅ ሻጋታ

1.1 ደረቅ ፕሬስ

ደረቅ ፕሬሲንግ የሴራሚክ ዱቄትን ወደ አንድ የተወሰነ የሰውነት ቅርፅ ለመጫን ግፊት ይጠቀማል። ዋናው ነገር የዱቄት ቅንጣቶች በሻጋታው ውስጥ እርስ በእርስ ይቀራረባሉ፣ እና የተወሰነ ቅርፅ ለመጠበቅ በውስጣዊ ግጭት በጥብቅ ይጣመራሉ። በደረቅ የተጨመቁ አረንጓዴ አካላት ውስጥ ያለው ዋነኛው ጉድለት ስፕላሌሽን ሲሆን ይህም የሚከሰተው በዱቄቶቹ መካከል ባለው ውስጣዊ ግጭት እና በዱቄቶቹ እና በሻጋታው ግድግዳ መካከል ባለው ግጭት ምክንያት ሲሆን ይህም በሰውነት ውስጥ የግፊት መቀነስ ያስከትላል።

የደረቅ ፕሬሲንግ ጥቅሞች የአረንጓዴው አካል መጠን ትክክለኛ፣ አሠራሩ ቀላል እና በሜካናይዝድ አሠራር ተግባራዊ ለማድረግ ምቹ መሆኑ ነው፤ በአረንጓዴው ደረቅ ፕሬሲንግ ውስጥ ያለው የእርጥበት እና የማጣበቂያ ይዘት አነስተኛ ሲሆን የማድረቅ እና የማቀጣጠል መቀነስም አነስተኛ ነው። በዋናነት ቀላል ቅርጾች ያላቸውን ምርቶች ለመፍጠር የሚያገለግል ሲሆን የገጽታ ጥምርታም አነስተኛ ነው። በሻጋታ መበላሸት ምክንያት የሚፈጠረው የምርት ወጪ መጨመር የደረቅ ፕሬሲንግ ጉዳት ነው።

1.2 ኢሶስታቲክ ፕሬንግ

ኢሶስታቲክ ፕሬንግ በባህላዊ ደረቅ ፕሬንግ ላይ የተመሠረተ ልዩ የመቅረጽ ዘዴ ነው። ከሁሉም አቅጣጫዎች በመለጠጥ ሻጋታ ውስጥ ባለው ዱቄት ላይ ጫና በእኩል መጠን ለመተግበር የፈሳሽ ማስተላለፊያ ግፊትን ይጠቀማል። በፈሳሹ ውስጣዊ ግፊት ወጥነት ምክንያት ዱቄቱ በሁሉም አቅጣጫዎች ተመሳሳይ ግፊት ይይዛል፣ ስለዚህ የአረንጓዴው አካል ጥግግት ልዩነት መወገድ ይቻላል።

ኢሶስታቲክ ፕሬንግ በዌት ከረጢት ኢሶስታቲክ ፕሬንግ እና ደረቅ ከረጢት ኢሶስታቲክ ፕሬንግ ይከፈላል። ዌት ከረጢት ኢሶስታቲክ ፕሬንግ ውስብስብ ቅርጾች ያላቸውን ምርቶች ሊፈጥር ይችላል፣ ነገር ግን ያለማቋረጥ ሊሠራ ይችላል። ደረቅ ከረጢት ኢሶስታቲክ ፕሬንግ አውቶማቲክ ቀጣይነት ያለው አሠራርን ሊፈጥር ይችላል፣ ነገር ግን እንደ ካሬ፣ ክብ እና ቱቦላር መስቀለኛ ክፍሎች ያሉ ቀላል ቅርጾችን ብቻ ምርቶችን ሊፈጥር ይችላል። ኢሶስታቲክ ፕሬንግ በሁሉም አቅጣጫዎች ትንሽ የተኩስ መቀነሻ እና ወጥ የሆነ መጨመሪያ ያለው ወጥ እና ጥቅጥቅ ያለ አረንጓዴ አካል ሊያገኝ ይችላል፣ ነገር ግን መሳሪያዎቹ ውስብስብ እና ውድ ናቸው፣ እና የምርት ቅልጥፍናው ከፍተኛ አይደለም፣ እና ልዩ መስፈርቶች ላላቸው ቁሳቁሶች ምርት ብቻ ተስማሚ ነው።

2. እርጥብ መፈጠር

2.1 ግሮዊቲንግ
የግሮውቲንግ ሻጋታ ሂደት ከቴፕ ቀረጻ ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ልዩነቱ የቅርጽ ሂደቱ የአካላዊ ድርቀት ሂደትን እና የኬሚካል መርጋት ሂደትን ያካትታል። አካላዊ ድርቀት በቀዳዳው የጂፕሰም ሻጋታ ካፒላሪ ተግባር አማካኝነት በጭቃው ውስጥ ያለውን ውሃ ያስወግዳል። CaSO4 ላይኛው ወለል በመሟሟት የሚፈጠረው Ca2+ የጭቃውን አዮኒክ ጥንካሬ ይጨምራል፣ ይህም የጭቃውን ፍሰት ያስከትላል።
በአካላዊ ድርቀት እና በኬሚካል መርጋት ተግባር ስር የሴራሚክ ዱቄት ቅንጣቶች በጂፕሰም ሻጋታ ግድግዳ ላይ ይቀመጣሉ። ግሮቲንግ ውስብስብ ቅርጾች ያላቸውን ትላልቅ የሴራሚክ ክፍሎችን ለማዘጋጀት ተስማሚ ነው፣ ነገር ግን ቅርፅን፣ ጥግግን፣ ጥንካሬን ወዘተ ጨምሮ የአረንጓዴው አካል ጥራት ደካማ ነው፣ የሰራተኞች የጉልበት ጥንካሬ ከፍተኛ ነው፣ እና ለአውቶሜትድ ስራዎች ተስማሚ አይደለም።

2.2 ትኩስ ዳይ ቀረጻ
ትኩስ ዳይ ቀረጻ የሴራሚክ ዱቄትን ከማጣበቂያ (ፓራፊን) ጋር በአንጻራዊነት ከፍተኛ ሙቀት (60~100℃) በማደባለቅ ለሞቅ ዳይ ቀረጻ የሚሆን ሉሪ ለማግኘት። ሉሩ በተጨመቀ አየር ተጽዕኖ ስር ወደ ብረት ሻጋታ ውስጥ ይገባል፣ እና ግፊቱ ይጠበቃል። ሲቀዘቅዝ፣ ሰም ባዶ ለማግኘት ሉልድ፣ የሰም ባዶው አረንጓዴ አካል ለማግኘት በማይንቀሳቀስ ዱቄት ጥበቃ ስር ተወገደ፣ እና አረንጓዴው አካል በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ፖርሴሊን ይሆናል።

በሆት ዳይ ስቲንግ የተሰራው አረንጓዴ አካል ትክክለኛ ልኬቶች፣ ወጥ የሆነ ውስጣዊ መዋቅር፣ የሻጋታ መበላሸት እና ከፍተኛ የምርት ውጤታማነት ያለው ሲሆን ለተለያዩ ጥሬ ዕቃዎች ተስማሚ ነው። የሰም ዝቃጭ እና የሻጋታው የሙቀት መጠን በጥብቅ ቁጥጥር ሊደረግበት ይገባል፣ አለበለዚያ በመርፌ ወይም በመበላሸት ምክንያት ስለሚከሰት ትላልቅ ክፍሎችን ለማምረት ተስማሚ አይደለም፣ እና ባለ ሁለት ደረጃ የማቀጣጠያ ሂደቱ ውስብስብ እና የኃይል ፍጆታ ከፍተኛ ነው።

2.3 የቴፕ ቀረጻ
የቴፕ ቀረጻ ማለት የሴራሚክ ዱቄትን ከብዙ ኦርጋኒክ ማያያዣዎች፣ ፕላስቲሰሮች፣ ማሰራጫዎች፣ ወዘተ ጋር ሙሉ በሙሉ በማዋሃድ የሚፈስ ዝልግልግ ዝልግልግ ለማግኘት፣ ውፍረቱን በመወርወሪያ ማሽኑ ሆፐር ላይ ለመጨመር እና ውፍረቱን ለመቆጣጠር ፍርፋሪ መጠቀም ነው። በማጓጓዣ አፍንጫ በኩል ወደ ማጓጓዣ ቀበቶ ይፈስሳል፣ እና ፊልሙ ባዶ ከደረቀ በኋላ ይገኛል።

ይህ ሂደት ለፊልም ቁሳቁሶች ዝግጅት ተስማሚ ነው። የተሻለ ተለዋዋጭነት ለማግኘት ከፍተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ቁስ ተጨምሮ የሂደቱ መለኪያዎች በጥብቅ ቁጥጥር ስር መሆን አለባቸው፣ አለበለዚያ እንደ መላላጥ፣ ጅረቶች፣ ዝቅተኛ የፊልም ጥንካሬ ወይም አስቸጋሪ መላጥ ያሉ ጉድለቶችን በቀላሉ ያስከትላል። ጥቅም ላይ የዋለው ኦርጋኒክ ቁስ መርዛማ ሲሆን የአካባቢ ብክለትን ያስከትላል፣ እና የአካባቢ ብክለትን ለመቀነስ መርዛማ ያልሆነ ወይም ያነሰ መርዛማ ስርዓት በተቻለ መጠን ጥቅም ላይ መዋል አለበት።

2.4 የጄል መርፌ ሻጋታ
የጄል መርፌ መቅረጽ ቴክኖሎጂ በ1990ዎቹ መጀመሪያ ላይ በኦክ ሪጅ ብሔራዊ ላቦራቶሪ ተመራማሪዎች ለመጀመሪያ ጊዜ የተፈጠረ አዲስ የኮሎይድ ፈጣን የፕሮቶታይፕ ሂደት ነው። ዋናው ነገር ወደ ከፍተኛ ጥንካሬ፣ በጎን የተገናኙ ፖሊመር-መሟሟት ጄሎች የሚቀየሩ ኦርጋኒክ ሞኖመር መፍትሄዎችን መጠቀም ነው።

በኦርጋኒክ ሞኖመሮች መፍትሄ ውስጥ የሚሟሟ የሴራሚክ ዱቄት ቅልጥፍና በሻጋታ ውስጥ ይጣላል፣ እና የሞኖመር ድብልቅ ፖሊመር ይለወጣል እና ጄልድ ክፍል ይፈጥራል። በጎን በኩል የተገናኘው ፖሊመር-መሟሟት ከ10%–20% (የጅምላ ክፍልፋይ) ፖሊመር ብቻ ስለያዘ፣ ፈሳሹን ከጄል ክፍል በማድረቅ ደረጃ ማስወገድ ቀላል ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ በፖሊመሮቹ የጎን ግንኙነት ምክንያት፣ ፖሊመሮቹ በማድረቅ ሂደት ውስጥ ከፈሳሹ ጋር መሻገር አይችሉም።

ይህ ዘዴ ነጠላ-ደረጃ እና የተዋሃዱ የሴራሚክ ክፍሎችን ለማምረት ሊያገለግል ይችላል፣ እነዚህም ውስብስብ ቅርጽ ያላቸው፣ ከፊል-ኔት-መጠን ያላቸው የሴራሚክ ክፍሎችን ሊፈጥሩ ይችላሉ፣ እና አረንጓዴ ጥንካሬው እስከ 20-30Mpa ወይም ከዚያ በላይ ከፍ ያለ ሲሆን ይህም እንደገና ሊሰራ ይችላል። የዚህ ዘዴ ዋና ችግር የፅንሱ አካል የመቀነስ ፍጥነት በጥግነት ሂደት ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ከፍተኛ መሆኑ ነው፣ ይህም በቀላሉ የፅንሱ አካል መበላሸት ያስከትላል፤ አንዳንድ ኦርጋኒክ ሞኖመሮች የኦክስጅን መከልከል አላቸው፣ ይህም ወለሉ እንዲላጥና እንዲወድቅ ያደርጋል፤ በሙቀት ምክንያት በሚመጣው ኦርጋኒክ ሞኖመር ፖሊሜራይዜሽን ሂደት ምክንያት የሙቀት መጠን መላጨት ውስጣዊ ውጥረት እንዲኖር ያደርጋል፣ ይህም ባዶዎቹ እንዲሰበሩ እና የመሳሰሉትን ያስከትላል።

2.5 ቀጥተኛ የማጠናከሪያ መርፌ ሻጋታ
ቀጥተኛ የማጠናከሪያ መርፌ መቅረጽ በ ETH Zurich የተዘጋጀ የሻጋታ ቴክኖሎጂ ነው፡ የሟሟ ውሃ፣ የሴራሚክ ዱቄት እና ኦርጋኒክ ተጨማሪዎች ሙሉ በሙሉ በመደባለቅ በኤሌክትሮስታቲክ የተረጋጋ፣ ዝቅተኛ viscosity፣ ከፍተኛ-ጠጣር-ይዘት ያለው ዝቃጭ ይፈጥራሉ፣ ይህም የዝቃጭ ፒኤች ወይም የኤሌክትሮላይት ክምችትን የሚጨምሩ ኬሚካሎችን በመጨመር ሊለወጥ ይችላል፣ ከዚያም ዝቃጩ ወደ ቀዳዳ በሌለው ሻጋታ ውስጥ ይገባል።

በሂደቱ ወቅት የኬሚካል ግብረመልሶችን ሂደት ይቆጣጠሩ። መርፌ ከመቀረጽ በፊት ያለው ምላሽ ቀስ በቀስ ይከናወናል፣ የተለቆጠ viscosity ዝቅተኛ ሆኖ ይቆያል፣ እና መርፌ ከቀረጻ በኋላ ምላሹ ይፋጥናል፣ የተለቆጠ ውህዱ ይጠናከራል፣ እና የፈሳሹ ተለቆ ወደ ጠንካራ አካል ይለወጣል። የተገኘው አረንጓዴ አካል ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያት ያሉት ሲሆን ጥንካሬው 5kPa ሊደርስ ይችላል። አረንጓዴው አካል የሚፈለገውን ቅርፅ ያለው የሴራሚክ ክፍል ለመፍጠር ይቀልጣል፣ ይደርቃል እና ይጸዳል።

ጥቅሞቹ አነስተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ተጨማሪዎች (ከ1% በታች) የማያስፈልጉ ወይም ብቻ የሚያስፈልገው መሆናቸው፣ አረንጓዴው አካል ቅባት መቀነሻ አያስፈልገውም፣ አረንጓዴው የሰውነት ጥግግት ወጥነት ያለው፣ አንጻራዊ ጥግግት ከፍተኛ (55% ~ 70%)፣ እና ትላልቅ መጠን ያላቸው እና ውስብስብ ቅርጽ ያላቸው የሴራሚክ ክፍሎችን ሊፈጥር ይችላል። ጉዳቱ ተጨማሪዎቹ ውድ መሆናቸው እና ጋዝ በአጠቃላይ በምላሹ ወቅት የሚለቀቀው መሆኑ ነው።

2.6 የመርፌ ቅርጽ
መርፌ መቅረጽ ለረጅም ጊዜ የፕላስቲክ ምርቶችን ለመቅረጽ እና የብረት ሻጋታዎችን ለመቅረጽ ጥቅም ላይ ውሏል። ይህ ሂደት ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው ...

በ1970ዎቹ መጨረሻ እና በ1980ዎቹ መጀመሪያ ላይ የመርፌ መቅረጽ ሂደት በሴራሚክ ክፍሎች መቅረጽ ላይ ተተግብሯል። ይህ ሂደት ብዙ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ቁስ በመጨመር የበረሃ ቁሳቁሶችን የፕላስቲክ መቅረጽን ያስገኛል፣ ይህም የተለመደ የሴራሚክ ፕላስቲክ መቅረጽ ሂደት ነው። በመርፌ መቅረጽ ቴክኖሎጂ ውስጥ፣ ቴርሞፕላስቲክ ኦርጋኒክ (እንደ ፖሊ polyethylene፣ polystyrene)፣ ቴርሞሴቲንግ ኦርጋኒክ (እንደ ኤፖክሲ ሬንጅ፣ ፊኖሊክ ሬንጅ) ወይም በውሃ የሚሟሟ ፖሊመሮችን እንደ ዋና ማያያዣ ከመጠቀም በተጨማሪ፣ የሴራሚክ መርፌ እገዳን ፈሳሽነት ለማሻሻል እና የመርፌ ቅርጽ ያለው አካል ጥራት ለማረጋገጥ እንደ ፕላስቲክ ሰሪዎች፣ ቅባቶች እና የመገጣጠሚያ ወኪሎች ያሉ የሂደት ረዳት ንጥረ ነገሮችን ማከል አስፈላጊ ነው።

የመርፌ መቅረጽ ሂደቱ ከፍተኛ የሆነ አውቶማቲክነት እና ትክክለኛ የመቅረጽ መጠን ጥቅሞች አሉት። ሆኖም፣ በመርፌ የተቀረጹ የሴራሚክ ክፍሎች አረንጓዴ አካል ውስጥ ያለው ኦርጋኒክ ይዘት እስከ 50 ቮልት ይደርሳል። እነዚህን ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች በሚቀጥለው የሲንቴሪንግ ሂደት ውስጥ ለማስወገድ ረጅም ጊዜ ይወስዳል፣ ከበርካታ ቀናት እስከ አስር ቀናት እንኳን፣ እና የጥራት ጉድለቶችን ሊያስከትል ቀላል ነው።

2.7 የኮሎይዳል መርፌ ሻጋታ
የተጨመረውን ከፍተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ቁስ እና በባህላዊው የመርፌ መቅረጽ ሂደት ውስጥ ያሉትን ችግሮች ለማስወገድ አስቸጋሪ የሆነውን ችግር ለመፍታት፣ የቺንግዋ ዩኒቨርሲቲ በፈጠራ መንገድ ለኮሎይድ መርፌ መቅረጽ አዲስ ሂደት አቅርቧል፣ እና የሴራሚክ ጨርቆችን ለመምጠጥ የኮሎይድ መርፌ መቅረጽን በተናጥል አዘጋጅቷል።

ዋናው ሀሳብ የኮሎይዳል ሻጋታን ከመርፌ ሻጋታ ጋር ማዋሃድ፣ በኮሎይዳል ኢን-ሲቱ ማጠናከሪያ ሻጋታ ሂደት የሚሰጠውን አዲስ የማከሚያ ቴክኖሎጂ በመጠቀም ነው። ይህ አዲስ ሂደት ከ4 wt.% ያነሰ ኦርጋኒክ ቁስ ይጠቀማል። በውሃ ላይ በተመሰረተ እገዳ ውስጥ አነስተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ሞኖመሮች ወይም ኦርጋኒክ ውህዶች ወደ ሻጋታው ከተወጋ በኋላ የኦርጋኒክ ሞኖመሮችን ፖሊመሪዜሽን በፍጥነት ለማነሳሳት ጥቅም ላይ ይውላል፣ ይህም የሴራሚክ ዱቄት በእኩል የሚሸፍን ኦርጋኒክ ኔትወርክ አጽም ይፈጥራል። ከእነዚህም መካከል የማከሚያ ጊዜ በጣም አጭር ብቻ ሳይሆን የማከሚያ የመሰነጠቅ እድሉም በእጅጉ ይቀንሳል።

በሴራሚክስ መርፌ መቅረጽ እና በኮሎይዳል መቅረጽ መካከል ትልቅ ልዩነት አለ። ዋናው ልዩነት የመጀመሪያው የፕላስቲክ መቅረጽ ምድብ ሲሆን የኋለኛው ደግሞ ከላሊ መቅረጽ ምድብ ጋር የተያያዘ መሆኑ ነው፣ ማለትም፣ ላሊ ፕላስቲክነት የለውም እና ባዶ ቁሳቁስ ነው። ላሊ መቅረዙ በኮሎይዳል መቅረጽ ውስጥ ምንም አይነት የፕላስቲክነት ችሎታ ስለሌለው፣ የሴራሚክ መርፌ መቅረጽ ባህላዊ ሀሳብ ተቀባይነት ሊኖረው አይችልም። ኮሎይዳል መቅረጽ ከመርፌ መቅረጽ ጋር ከተጣመረ፣ የሴራሚክ ቁሳቁሶችን ኮሎይዳል መርፌ መቅረጽ የሚከናወነው በኮሎይዳል ኢን-ሲቱ መቅረጽ ሂደት በሚቀርበው የባለቤትነት መርፌ መሳሪያዎችን እና አዲስ የማከሚያ ቴክኖሎጂን በመጠቀም ነው።

አዲሱ የኮሎይዳል መርፌ መቅረጽ ሂደት ከአጠቃላይ ኮሎይዳል መቅረጽ እና ከባህላዊ መርፌ መቅረጽ የተለየ ነው። ከፍተኛ የመቅረጽ አውቶሜሽን ጥቅም የኮሎይዳል መቅረጽ ሂደት ጥራት ያለው ንዑስ ሽፋን ሲሆን ይህም ለከፍተኛ የቴክኖሎጂ ሴራሚክስ ኢንዱስትሪያዊ እድገት ተስፋ ይሆናል።