Kao kompozitni materijal koji kombinira visoku tvrdoću i otpornost na visoke-temperature keramike s izvrsnom žilavošću metala, metalizirana glinica dijeli temeljnu logiku u svom proizvodnom procesu koji je vrlo sličan onom tradicionalne keramike. Potpuni tijek procesa je sljedeći: keramički prah, metalni prah i vezivo → miješanje → granulacija → oblikovanje → uklanjanje veziva → redukcija pred-sinteriranja → sinteriranje → strojna obrada → pregled → gotov proizvod. Svaka faza unutar ovog procesnog lanca ima izravan utjecaj na konačnu izvedbu rezultirajućih metaliziranih keramičkih komponenti. Razumijevanje mehanizama interakcije između ovih različitih operacija preduvjet je za postizanje pouzdane proizvodnje ovih komponenti.
Odabir i priprema sirovina
Zbog svoje izvrsne sposobnosti vlaženja s metalima, karbidi se često koriste kao primarne keramičke sirovine u proizvodnji metalizirane aluminijeve keramike za primjene vezivanja. Karbidni prah se može sintetizirati različitim putevima: redukcijska karburizacija metalnih oksida; plin-krute reakcije koje uključuju metalne okside, metale i ugljikovodike; i reakcije plin-faze između metalnih halogenida i ugljikovodika. Priprava metalnih prahova, nasuprot tome, može koristiti tehničke načine kao što je redukcija metalnih soli, karbonilna metoda, elektroliza ili atomizacija rastaljenih metala. U kontekstu proizvodnje metalizirane keramike, čistoća sirovina je od najveće važnosti. Kako bi se smanjila kontaminacija nečistoćama, mlinovi s kuglicama obloženi određenim keramičkim materijalom-zajedno s kuglicama za mljevenje od-tvrdih legura-obično se koriste tijekom procesa šaržnog miješanja. Posljednjih godina, usvajanje visoko{10}}učinkovite opreme za mljevenje-kao što su mlinovi s miješalicom i visoko{12}}energijski vibracijski mlinovi-značajno je poboljšalo ujednačenost praškastih materijala i ukupnu učinkovitost proizvodnje.
Procesi granulacije i oblikovanja
Kada se kaša granulira sušenjem raspršivanjem, rezultat je sferična granula od miješanog-materijala s izvrsnom protočnošću i jednoličnom raspodjelom veličine čestica; ovo je ključni čimbenik u osiguravanju dosljedne gustoće pakiranja tijekom sljedeće faze prešanja i oblikovanja. Za formiranje zelenog tijela keramičkih metaliziranih proizvoda, polu-suho prešanje je najčešće prihvaćen tehnički pristup, karakteriziran visokom proizvodnom učinkovitošću i izvrsnom konzistencijom dimenzija. Za -velike ili geometrijski složene proizvode, hladno izostatičko prešanje nudi ujednačeniju i izotropniju distribuciju gustoće, čime se smanjuje rizik od deformacije tijekom sinteriranja. Bez obzira na specifičnu metodu oblikovanja koja se koristi, ujednačenost gustoće sirovog tijela služi kao temeljni preduvjet za uspješno izvođenje naknadnog procesa sinteriranja.
Uklanjanje veziva i smanjenje pred{0}}sinteriranja
Vezivo (obično organski polimer) mora se potpuno ukloniti prije sinteriranja; inače će se razgraditi i generirati plin na visokim temperaturama, što će dovesti do pukotina ili nedostataka poroznosti unutar zelenog tijela. Faza uklanjanja veziva tipično se provodi na relativno niskim temperaturama, koristeći malu brzinu zagrijavanja i dovoljan protok zraka za odnošenje produkata razgradnje. Nakon toga slijedi faza redukcije prije-sinteriranja: površinski oksidi na česticama praha reduciraju se pomoću redukcijske atmosfere-kao što je vodik ili disocirani amonijak-i počinje se javljati među-vezivanje čestica (označavajući početak difuzije-krutog stanja), dok se mala količina keramičke faze otapa u metalnu fazu. Tijekom ove faze, sučelje za spajanje keramike-na-metal počinje poprimati preliminarni oblik; iako se zeleno tijelo podvrgava samo minimalnom skupljanju, ono dobiva dovoljnu mehaničku čvrstoću da olakša naknadno rukovanje i punjenje u peć.
Tro{0}}etapa evolucije procesa sinteriranja
Sinterovanje predstavlja srž cjelokupnog proizvodnog procesa i može se općenito podijeliti u tri faze: pred-sinterovanje, sinteriranje i hlađenje. Faza pred-sinteriranja prvenstveno uključuje eliminaciju veziva i redukciju oksida. Nakon ulaska u fazu sinteriranja, kako temperatura raste, topivost keramičke faze unutar metalne faze se povećava, te se počinje pojavljivati tekuća faza. S daljnjim porastom temperature, količina keramike otopljene u tekućoj fazi nastavlja rasti-što dovodi do rastućeg volumena tekuće faze-a zeleno tijelo prolazi kroz brzo skupljanje i zgušnjavanje. Tijekom ovog procesa, mikrostruktura metalizirane keramike evoluira iz mješavine diskretnih čestica keramike i metala u strukturu u kojoj su čestice keramike inkapsulirane u fazi tekućeg metala, tvoreći u konačnici kontinuiranu mrežu nakon hlađenja. Faza hlađenja zahtijeva preciznu kontrolu nad brzinom hlađenja kako bi se spriječilo pucanje uzrokovano toplinskim stresom.
Naknadna-obrada i završna inspekcija
Sinterirani kermetni oblozi obično zahtijevaju preciznu strojnu obradu kako bi zadovoljili konačne dimenzije i specifikacije geometrijske tolerancije. Zbog visoke tvrdoće i svojstvene lomljivosti kermeta, operacije strojne obrade uglavnom koriste dijamantne brusne ploče za brušenje ili lapiranje. Za precizne napredne keramičke metalizirane dijelove glinice visoke čistoće koji su namijenjeni lemljenju ili lijepljenju s metalnim komponentama, površina nakon -sinteriranja može zahtijevati sekundarnu metalizaciju ili tretmane galvaniziranjem kako bi se poboljšala sposobnost lemljenja. Konačna faza inspekcije obuhvaća dimenzionalnu provjeru, ne-destruktivno ispitivanje (kao što je rendgensko{- ili ultrazvučno ispitivanje unutarnjih nedostataka), metalografsku analizu i ispitivanje mehaničkih ili električnih performansi.
Druge pomoćne metode proizvodnje
Uz prethodno spomenute glavne procesne pravce, postoji nekoliko specijaliziranih metoda proizvodnje metal{0}}keramike koje su prikladne za specifične primjene. Metoda infiltracije metala uključuje stavljanje poroznog keramičkog predoblika u rastaljeni metal, koristeći kapilarne sile za uvlačenje metala u pore keramike, čime se formira gusta kompozitna struktura. Metoda mehaničkog miješanja uključuje raspršivanje i ravnomjerno uključivanje keramičkog praha u rastaljeni metal putem mućkanja velikom-brzinom; ova tehnika je posebno prikladna za scenarije gdje metalna faza čini relativno visok udio materijala. Metoda impregnacije prvo uključuje izradu poroznog metalnog kostura, koji se zatim uranja u keramičku kašu; nakon sušenja i sinteriranja, keramika ispunjava pore unutar metalnog kostura. Nadalje, za metalizirane keramičke proizvode postoje tehnike koje prvo uključuju omekšavanje metalne faze vrućim prešanjem, a zatim izravno oblikovanje-pomoću ekstruzije-u željene cjevaste ili šipkaste oblike.
Ključne kontrolne točke u upravljanju procesima
U stvarnoj proizvodnji, kvaliteta proizvodnje aluminijeve metalizirane keramike ovisi o nekoliko kritičnih kontrolnih točaka: Prvo, veličina čestica, čistoća i distribucija veličine čestica sirovog praha izravno utječu na aktivnost sinteriranja i konačnu gustoću. Drugo, ujednačenost mješavine praha ključna je za sprječavanje lokalizirane segregacije sastava, što može dovesti do nedosljednih svojstava materijala. Treće, optimizacija profila sagorijevanja veziva ključna je za sprječavanje pucanja ili kontaminacije od zaostalog ugljika. Četvrto, neophodna je precizna koordinacija temperature sinteriranja, vremena držanja i atmosfere u peći. Peto, kontrola brzine hlađenja je neophodna kako bi se izbjegle mikro-pukotine uzrokovane naprezanjima fazne transformacije ili toplinskim naprezanjima. Samo kroz sustavnu kontrolu procesa koja se bavi ovim ključnim točkama može se dosljedno proizvoditi metalizirane keramičke komponente koje zadovoljavaju rigorozne zahtjeve električne, elektroničke i zrakoplovne industrije.
Ako trenutno razvijate ili proizvoditemetalizirana keramikaza električne primjene i zahtijevaju podršku s optimizacijom procesa, možemo pružiti procjene parametara u rasponu od odabira sirovog praha do samog procesa sinteriranja. Pozivamo vas da podijelite pojedinosti o vašem specifičnom sustavu materijala i ciljevima izvedbe; tada ćemo vam pružiti prilagođene preporuke.
kontaktirajte nas
