Resumen: Los materiales cerámicos se utilizan ampliamente en diversos campos debido a su excelente resistencia a altas temperaturas, alta resistencia, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y otras propiedades. Este artículo presenta las características y el progreso de varias de las principales tecnologías de procesamiento de conformado cerámico.
1, Introducción
En la actualidad, con la continua expansión de los campos de aplicación de nuevos materiales cerámicos, los requisitos para el rendimiento de los materiales cerámicos son cada vez más estrictos. El proceso de conformado es uno de los eslabones importantes en el proceso de preparación de materiales cerámicos. Afecta en gran medida a la microestructura del material y determina el rendimiento, la aplicación y el precio del producto. Métodos de conformado tradicionales como lechada, plasticidad y tecnología de conformado
prensado en seco, así como tecnología de extrusión madura y aplicada. como el moldeo, el prensado isostático y la fundición en cinta desempeñan un papel importante en la producción a gran escala de materiales cerámicos. Sin embargo, los métodos anteriores ya no pueden cumplir con los requisitos de fabricación de formas complejas y de alta precisión y materiales cerámicos compuestos multicapa, lo que limita y dificulta en gran medida la aplicación y el desarrollo de materiales cerámicos de alta tecnología.
El desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas ha aportado nueva vitalidad al progreso de la tecnología de formación de materiales cerámicos, especialmente el desarrollo y la aplicación de la química de materiales y la tecnología informática. La penetración mutua y la integración de los tres materiales principales han promovido el desarrollo de la alta tecnología. Tecnología de preparación cerámica. La tecnología de conformación cerámica continúa mejorando e innovando sobre la base de los métodos tradicionales, y constantemente surgen nuevas tecnologías de conformación como la conformación por deposición centrífuga, la conformación por deposición electroforética, el moldeo por deslizamiento centrífugo, el moldeo por inyección y la conformación coloidal. Comprender los principios básicos, el estado de la investigación y las características de estas tecnologías de conformado, y fortalecer la investigación de aplicaciones basadas en ellas. Para una mayor investigación y exploración de nuevos procesos y métodos de conformado, debemos adaptarnos constantemente y satisfacer las necesidades de las formas complejas y de alta densidad. dimensiones precisas y funciones compuestas. Las necesidades de formación de los materiales cerámicos juegan un papel importante.
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2 , Formación por deposición centrífuga
La formación por deposición centrífuga es un método para preparar materiales compuestos nanomulticapa en forma de placa y en capas. El principio es que diferentes lechadas se depositan uniformemente capa por capa bajo la acción de la fuerza centrífuga para formar un tamaño o masa de partícula entera; Se depositan diferentes capas de materiales con diferentes propiedades.
El uso de deposición centrífuga para formar materiales estratificados tiene las siguientes características:
(1) Al depositar diferentes materiales, se puede mejorar la tenacidad del material;
(2) Cada capa depositada puede ser una combinación de propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas, y es multifuncional;
(3) Se pueden fabricar nuevos materiales anisotrópicos.
3, Electroforesis Formación de depósitos
La formación por deposición electroforética utiliza un campo eléctrico de CC para promover la migración de partículas cargadas y luego las deposita en electrodos de polaridad opuesta para formarse. Durante el proceso de deposición, bajo la acción de la migración electroforética, las partículasA medida que la distancia se acorta, la atracción de Vander Waals juega un papel importante, la dispersión estable de la suspensión comienza a perderse y las partículas de polvo se depositan gradualmente sobre el electrodo. La formación por deposición electroforética se divide en dos procesos consecutivos: migración electroforética de partículas y deposición por descarga de partículas en el electrodo. Para que las partículas se depositen solo en el electrodo sin verse afectadas por otras partículas cargadas, la suspensión cerámica debe tener buenas condiciones. dispersión.
La formación por deposición electroforética tiene las siguientes características: operación simple, flexibilidad y alta confiabilidad, por lo que es adecuada para el método de formación de capacitores cerámicos multicapa, sensores y cerámicas funcionales de gradiente, pero es relativamente sensible a los cambios en los parámetros del proceso.
4, Centrífugo Lechada
La inyección centrífuga se desarrolla sobre la base de la inyección tradicional. Al ajustar los parámetros del proceso, como el valor del pH, el polvo se dispersa uniformemente en el líquido y se deposita y se forma bajo la acción de la fuerza centrífuga giratoria de alta velocidad. La lechada centrífuga combina la preparación química húmeda del polvo con la tecnología de densificación sin estrés. Por un lado, puede prevenir la aglomeración del polvo y otros defectos, y por otro lado, puede lograr una deposición separada gracias a los diferentes tamaños de partículas y velocidades de rotación; Propósito, se puede utilizar para la preparación de materiales funcionales compuestos multicapa y degradados.
La lechada centrífuga tiene las siguientes características: no existen requisitos estrictos sobre la cantidad de fase sólida de la suspensión preparada y casi no se necesita aglutinante, lo que reduce los efectos adversos causados por el proceso de desengrasado, el costo es bajo, fácil de controlar y; es especialmente adecuado para cuerpos giratorios geométricos regulares a gran escala. Se forma el tamaño neto. Sin embargo, cuando se preparan materiales uniformes, los tamaños de partículas de los ingredientes son demasiado diferentes y la aceleración centrífuga de las partículas es diferente, lo que puede conducir fácilmente a una composición desigual y se requiere la estratificación del cuerpo verde;
5 , Moldeo por inyección
La tecnología de moldeo por inyección de termoplásticos cerámicos se desarrolla a partir de la tecnología de moldeo de plástico. El polvo cerámico se calienta y se mezcla con resina termoplástica, cera de parafina, plastificante, solvente, etc. (o se extruye en rodajas y se granula) antes de ingresar a la máquina de moldeo por inyección. y se funde, adquiere plasticidad y se inyecta en la cavidad del molde de metal desde la boquilla a alta velocidad bajo una cierta presión, y se enfría y solidifica en muy poco tiempo para formarse.
Características de la tecnología de moldeo por inyección: Puede formar piezas con formas complejas, es fácil de automatizar y producir en masa, y tiene una alta precisión dimensional y una microestructura uniforme. Sin embargo, el contenido de soportes orgánicos en el moldeo por inyección es relativamente alto y el cuerpo verde debe desengrasarse antes de la sinterización. Los espacios en blanco grandes a menudo conducen al enriquecimiento de la materia orgánica y a la reorganización de las partículas, haciendo que el cuerpo verde sea menos uniforme y propenso a agrietarse. Por lo tanto, esto se utiliza actualmente. Problemas que deben resolverse con urgencia en el proceso de moldeo por inyección.
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El moldeo por inyección de gel es una nueva tecnología de moldeo desarrollada por el Oak Ridge National Key Laboratory en los Estados Unidos en la década de 1990. Combina orgánicamente la tecnología de lechada tradicional con la química de los polímeros. La red de polímeros produce polimerización, lo que hace que las partículas cerámicas se unan para formar un cuerpo cerámico. Se añaden monómeros vinílicos orgánicos al medio de suspensión y, con la acción de catalizadores e iniciadores, los monómeros orgánicos experimentan una reacción de polimerización in situ después de que se vierte la suspensión cerámica, y se polimerizan y solidifican formando un cuerpo cerámico. El moldeo por inyección de gel es una tecnología muy práctica con importantes ventajas:El cuerpo formado tiene buena uniformidad y alta resistencia, y puede mecanizarse directamente para obtener el tamaño apropiado. Además, se encoge poco después de la cocción, lo que lo hace adecuado para un conformado de tamaño preciso; El moldeo por inyección coloidal de cerámica resuelve dos tecnologías clave importantes: solidificación rápida in situ de la suspensión concentrada de cerámica y controlabilidad del proceso de inyección. A través de una investigación en profundidad, se descubrió que la presión puede inducir rápidamente la solidificación in situ de suspensiones cerámicas concentradas, por lo que se inventó la tecnología de formación de cerámica inducida por presión.
Características de la tecnología de moldeo por inyección coloidal: se puede obtener un cuerpo cerámico de alta densidad, alta uniformidad y alta resistencia. Esta tecnología de moldeo puede eliminar la aglomeración de partículas de polvo cerámico y reducir la deformación y el agrietamiento de piezas de formas complejas durante la sinterización. proceso, reduciendo así la cantidad de mecanizado de piezas finales y obteniendo materiales y componentes cerámicos de alta confiabilidad. Este proceso no tiene restricciones de tamaño o espesor en el cuerpo moldeado, evita la dificultad de desunión causada por el uso de grandes cantidades de materia orgánica en el moldeo por inyección de cerámica tradicional y realiza el proceso de inyección del moldeo coloidal. Es adecuado para la producción a gran escala y es la tecnología central para la industrialización de cerámicas de alta tecnología.
7 Conclusión
En la actualidad, constantemente surgen nuevas tecnologías para el conformado cerámico, pero todavía existen algunas deficiencias. Cuando se utiliza un nuevo proceso de conformado, se debe tener en cuenta la dispersión del material, el impacto de la proporción de lodo en el proceso, la funcionalidad del material y el efecto de los nanomateriales en el proceso, para dar pleno juego a las ventajas del nuevo proceso de conformado y producir productos cerámicos de alto rendimiento.
