低粘度かつ高固形分のスラリーの調製
低粘度かつ高固形分を含む安定したスラリーの調製が、高性能セラミック部品の調製の鍵となります。スラリーの固形分はグリーンビレットのかさ密度を決定し、スラリーの粘度はそれが形成されるかどうかを決定するため、スラリーの調製と性能を研究することは非常に重要です。
分散剤の含有量は、高固形分含有セラミックスラリーを調製するための重要な技術の 1 つです。分散剤の添加は、静電反発力と立体障害による安定化効果により高固相スラリーを実現するためのものです。セラミック粒子との親和性が高く、溶液との相溶性が高い分散剤です。完全に伸縮して立体障害の安定した層を形成し、イオンをイオン化して静電反発力を生成できます。
立体障害の安定化機構の模式図
セラミックサスペンションの粘度は、分散剤と固体の含有量によって影響されます。分散剤が少なすぎても多すぎても、懸濁液の安定性が低下します。適切な量を選択して粒子表面が飽和吸着状態になって初めて分散は最良となり、懸濁安定性が得られます。固形分が増加すると、セラミックサスペンションの粘度も増加します。最適な固形分を決定することが、低粘度スラリーの調製を成功させる鍵となります。
1. スラリーの粘度に及ぼす固形分の影響
pH 値もスラリーの安定性に大きな影響を与えます。異なる pH 値と粉末表面の異なる帯電条件により、そのゼータ電位が変化します。ゼータ電位の変化は粒子間の静電反発力に直接影響を与えるため、スラリーの安定性に影響を与えます。
粒子サイズもスラリーの粘度に影響します。粒子サイズが小さくなると、対応する比表面積が増加し、吸着される水の総量が増加します。したがって、スラリー中の自由水が減少し、スラリー粘度が増加します。また、粉末が細かいほど凝集しやすくなり、凝集粒子が水を包み込むことで水分の一部が失われ、これもスラリー粘度を上昇させる重要な要因となります。
2. セラミック素体の安全な乾燥
乾燥の過程で水分の蒸発が早く、収縮率が大きいため、本体にひび割れが発生しやすくなります。また、糊化した本体の乾燥工程は複雑かつ時間がかかるため、特に本体サイズが大きい場合、構造応力や残留応力の集中により不均一な乾燥収縮が発生しやすく、本体の変形や反りが発生します。などの問題があります。
射出されたジルコニアビレットのPEG10000溶液中(a)と空気中(b)の乾燥条件
寸法精度や亀裂の形成と伝播の問題を解決するには、本体を安全に乾燥させることが非常に重要です。ビレット本体内の水分の蒸発から熱エネルギーを得るさまざまな方法に応じて、乾燥方法は熱風乾燥、電気加熱乾燥、放射線乾燥、凍結乾燥などと新しい液体乾燥に分類できます。
熱風乾燥：装置はシンプルで操作が簡単ですが、熱効率が低く、乾燥サイクルが長く、乾燥プロセスの制御が難しく、特に乾燥した環境では亀裂や反りが発生しやすいです。緑色のパーツが大きい場合。
電気加熱乾燥：ビレット流中の含水量が多いと乾燥速度が速く、含水量が低い場所では乾燥が遅く、全体の乾燥プロセスは非常に均一です。
放射線乾燥: 乾燥媒体を必要とせず、本体を清潔に保ちます。シンプルな機器、簡単な操作、簡単な自動化。乾燥速度が速く、乾燥がより均一になります。
液体乾燥: 水分を均一に沈殿させることができ、不均一な乾燥やひび割れを防ぎます。本体が完全に液体に浸るので、毛細管力がなく、反りやひび割れが軽減されます。
3. 本体の機械加工
ほとんどのセラミックは高硬度、高強度の性能特性を備えているため、変形しにくいです。また、セラミックは脆いため加工が困難です。セラミックスの仕上げは、加工点の微細な変形や材料の除去によって完成し、様々な加工方法がありますが、主な加工方法は機械加工です。
射出タイプは、複雑な形状、高密度、良好な均一性、比較的高い強度、および一定の可塑性を備えた本体を製造でき、グリーン機械加工の要件を満たし、工業生産に適しており、サイズと形状を正確に制御できます。グリーンの処理量、加工難易度、原材料の無駄を削減します。これにより、焼結品の加工量や加工工程に起因する欠陥や亀裂の伝播が低減され、加工の安全性が向上し、セラミックスの信頼性が向上する。
射出成形は、多孔質材料、複合材料、機能性材料の分野で広く研究されています。新しいニアネットサイズ成形プロセスとして、従来のグラウト成形にはない多くの利点があります。将来的には、低粘度で高固相体積分率の懸濁スラリーの調製に関する研究、既存のゲルシステムの改善、効率的で無毒な新しいゲルシステムの探索、新しい応用分野の開拓、工業生産と開発の加速自動制御装置の開発は、今後も射出凝縮研究の焦点となります。