تهیه دوغاب با ویسکوزیته کم و محتوای جامد بالا
تهیه دوغاب پایدار با ویسکوزیته کم و محتوای جامد بالا، کلید تهیه قطعات سرامیکی با کارایی بالا است. محتوای جامد دوغاب، چگالی ظاهری بیلت سبز را تعیین می کند و ویسکوزیته دوغاب تعیین کننده تشکیل آن است، بنابراین مطالعه نحوه آماده سازی و عملکرد دوغاب بسیار مهم است.
محتوای دیسپرسکننده یکی از فناوریهای کلیدی برای تهیه دوغاب سرامیکی با محتوای جامد بالا است. افزودن ماده پراکنده برای دستیابی به دوغاب فاز جامد بالا از طریق اثر تثبیت دافعه الکترواستاتیک و مانع فضایی است. پخش کننده میل ترکیبی قوی با ذرات سرامیکی و سازگاری بالایی با محلول دارد. این می تواند به طور کامل کشیده شود تا یک لایه پایدار مانع فضایی ایجاد کند و می تواند یون ها را برای تولید دافعه الکترواستاتیک یونیزه کند.
نمودار شماتیک مکانیسم تثبیت مانع فضایی
ویسکوزیته سوسپانسیون سرامیکی تحت تأثیر محتوای مواد پراکنده و جامد است. پراکندگی بسیار کم یا زیاد باعث از بین رفتن پایداری سیستم تعلیق می شود. تنها زمانی که مقدار مناسب برای ایجاد سطح ذرات در حالت جذب اشباع انتخاب شود، پراکندگی بهترین است و می توان پایداری تعلیق را ایجاد کرد. با افزایش محتوای جامد، ویسکوزیته سوسپانسیون سرامیکی نیز افزایش می یابد. تعیین محتوای جامد بهینه کلید تهیه موفقیت آمیز دوغاب با ویسکوزیته پایین است.
1. اثر محتوای جامد بر ویسکوزیته دوغاب
مقدار pH نیز تأثیر زیادی بر پایداری دوغاب دارد. مقادیر مختلف pH و شرایط شارژ متفاوت روی سطح پودر پتانسیل زتا آن را تغییر می دهد. تغییر پتانسیل زتا مستقیماً بر دافعه الکترواستاتیکی بین ذرات تأثیر می گذارد و در نتیجه بر پایداری دوغاب تأثیر می گذارد.
اندازه ذرات نیز بر ویسکوزیته دوغاب تأثیر دارد. هنگامی که اندازه ذرات کاهش می یابد، سطح ویژه مربوطه افزایش می یابد و مقدار کل آب جذب شده افزایش می یابد. بنابراین، آب آزاد در دوغاب کاهش می یابد و ویسکوزیته دوغاب افزایش می یابد. علاوه بر این، هرچه پودر ریزتر باشد، آگلومره شدن آن آسانتر است و ذرات آگلومره شده آب را می پیچند و در نتیجه بخشی از آب از دست می رود که این نیز عامل مهمی در افزایش ویسکوزیته دوغاب است.
2. خشک کردن ایمن بدنه سرامیکی
در فرآیند خشک شدن، آب به سرعت تبخیر می شود و سرعت انقباض زیاد است، بنابراین بدنه به راحتی ترک می شود. علاوه بر این، فرآیند خشک کردن بدنه ژلاتینه شده یک فرآیند پیچیده و آهسته است، به ویژه اندازه بزرگ بدن، بیشتر مستعد انقباض خشک شدن غیریکنواخت ناشی از غلظت استرس ساختاری و تنش پسماند است که منجر به تغییر شکل بدن، تاب برداشتن می شود. و مشکلات دیگر
شرایط خشک شدن بیلت زیرکونیایی تزریق شده در محلول PEG10000 (الف) و در هوا (ب)
خشک کردن ایمن بدنه برای حل مشکلات دقت ابعاد و ایجاد و انتشار ترک بسیار مهم است. با توجه به روش های مختلف به دست آوردن انرژی گرمایی از تبخیر آب در بدنه بیلت، روش های خشک کردن را می توان به خشک کردن با هوای گرم، خشک کردن حرارتی الکتریکی، خشک کردن پرتو، خشک کردن انجمادی و غیره و خشک کردن مایع جدید تقسیم کرد.
خشک کردن با هوای داغ: تجهیزات ساده، کار با آن آسان است، اما راندمان حرارتی کم است، چرخه خشک کردن طولانی است، فرآیند خشک کردن به راحتی قابل کنترل نیست و ترک خوردن، تاب برداشتن و غیره آسان است، به ویژه در مورد قطعات سبز بزرگ
خشک کردن با گرمایش الکتریکی: سرعت خشک کردن سریع است، زیرا محتوای بالای آب در جریان بیلت زیاد است، سریع خشک می شود، در حالی که محتوای کم آب محل به آرامی خشک می شود، فرآیند خشک کردن کلی بسیار یکنواخت است.
خشک کردن با تشعشع: برای اطمینان از تمیز بودن بدن به هیچ محیط خشک کردنی نیاز ندارد. تجهیزات ساده، آسان برای کار، آسان برای خودکار. سرعت خشک شدن سریع است و خشک شدن یکنواخت تر است.
خشک کردن مایع: رطوبت را می توان به طور یکنواخت رسوب داد تا از خشک شدن ناهموار و ترک خوردگی جلوگیری شود. بدن به طور کامل در مایع غوطه ور می شود، بدون نیروی مویرگی، تاب برداشتن و ترک خوردگی را کاهش می دهد.
3. پردازش مکانیکی بدن
اکثر سرامیک ها دارای سختی بالا، ویژگی های عملکردی با استحکام بالا هستند، در نتیجه تغییر شکل آن آسان نیست. علاوه بر این، شکنندگی سرامیک ها، پردازش آن را دشوار می کند. تکمیل سرامیکی با تغییر شکل میکرو یا حذف مواد در نقطه پردازش تکمیل می شود، انواع روش های پردازش وجود دارد، اما روش اصلی پردازش، پردازش مکانیکی است.
نوع تزریقی می تواند شکل پیچیده، چگالی بالا، یکنواختی خوب، استحکام نسبتاً بالا و انعطاف پذیری خاصی از بدن ایجاد کند که مطابق با الزامات پردازش مکانیکی سبز، مناسب برای تولید صنعتی است و می تواند اندازه و شکل را با دقت کنترل کند. سبز، کاهش مقدار پردازش سبز، دشواری پردازش و ضایعات مواد خام. بنابراین، میزان پردازش محصولات زینتر شده و عیوب و انتشار ترک ناشی از فرآیند پردازش کاهش می یابد، ایمنی پردازش بهبود می یابد و قابلیت اطمینان سرامیک ها بهبود می یابد.
قالب گیری تزریقی به طور گسترده در زمینه مواد متخلخل، مواد کامپوزیت و مواد کاربردی مورد مطالعه قرار گرفته است. بهعنوان یک فرآیند جدید قالبگیری با اندازه خالص، مزایای زیادی دارد که قالبگیری سنتی با تزریق نمیتواند مطابقت داشته باشد. در آینده، تحقیق در مورد تهیه دوغاب معلق با ویسکوزیته کم و حجم فاز جامد بالا، بهبود سیستم ژل موجود، جستجوی سیستم ژل جدید کارآمد و غیر سمی، باز کردن زمینههای کاربردی جدید، تسریع تولید صنعتی و توسعه تجهیزات کنترل اتوماتیک همچنان تمرکز تحقیقات تراکم تزریق خواهد بود.