要約：セラミックス材料は、優れた耐高温性、高強度、耐摩耗性、耐食性などの特性により、さまざまな分野で広く使用されています。本稿では、代表的なセラミック成形加工技術の特徴と進歩について紹介します。
1、 はじめに >
現在、新しいセラミック材料の応用分野は拡大し続けており、セラミック材料の性能に対する要求はますます厳しくなっています。成形プロセスは、セラミック材料の製造プロセスにおける重要な要素の 1 つであり、材料の微細構造に大きな影響を与え、製品の性能、用途、価格を決定します。グラウト注入、可塑性、
乾式プレス成形技術などの従来の成形方法、および成熟した応用押出技術など成形、静水圧プレス、およびテープキャスティングはセラミック材料の大規模生産において重要な役割を果たします。しかし、上記の方法では、高精度、複雑な形状、多層複合セラミック材料の製造要件を満たすことができなくなり、ハイテクセラミック材料の応用と開発が大きく制限され、妨げられています。
現代科学技術の発展は、セラミックス材料の成形技術の進歩に新たな活力をもたらし、特に材料化学とコンピュータ技術の開発と応用は、三大材料の相互浸透と統合によりハイテクの発展を促進しました。セラミック作製技術。セラミック成形技術は伝統的な方法をベースに改良と革新を続けており、遠心蒸着成形、電気泳動蒸着成形、遠心スリップ成形、射出成形、コロイド成形などの新しい成形技術が常に登場しています。これらの成形技術の基本原理や研究状況、特徴を理解し、それに基づいた応用研究を強化し、新たな成形プロセスや工法をさらに研究・模索し、高密度、複雑な形状のニーズに常に応えていく必要があります。セラミック材料の正確な寸法と複合機能は重要な役割を果たします。
2 、 遠心蒸着成形
遠心堆積成形は、板状および層状のナノ多層複合材料を調製する方法であり、その原理は、異なるスラリーを遠心力の作用下で層ごとに均一に堆積させて全体の粒子サイズまたは質量を形成することもできる。材料の異なる層は異なる特性で堆積されます。
遠心蒸着による層状材料の形成には次のような特徴があります。
(1) 異種材料を蒸着することで材料の靱性を向上させることができる
(2) 堆積される各層は、電気的、磁気的、光学的特性を組み合わせることができ、多機能です。
(3) 新たな異方性材料の作製が可能。
3、 電気泳動堆積形成
電気泳動堆積は、DC 電場を使用して荷電粒子の移動を促進し、反対の極性の電極上に粒子を堆積させて形成します。堆積プロセス中、電気泳動の作用により、粒子は距離が短くなるにつれて、ヴァンダーワールス引力が主な役割を果たし、スラリーの安定した分散が失われ始め、粉末粒子が徐々に電極上に堆積します。電気泳動堆積成形は、粒子の電気泳動と電極上への粒子の放電堆積という 2 つの連続したプロセスに分かれています。粒子が他の荷電粒子の影響を受けずに電極上にのみ堆積するためには、セラミックスラリーが良好な状態である必要があります。分散。
電気泳動蒸着成形は、操作が簡単、柔軟性、信頼性が高いという特徴を有しており、積層セラミックコンデンサ、センサー、傾斜機能性セラミックスの成形方法に適していますが、プロセスパラメータの変化に比較的敏感です。
4、 遠心グラウト注入
遠心グラウト注入は、従来のグラウト注入に基づいて開発されました。 pH値などのプロセスパラメータを調整することにより、粉末は液体中に均一に分散され、高速回転する遠心力の作用下で堆積して形成されます。遠心グラウトは、湿式化学粉末の準備とストレスフリーの緻密化技術を組み合わせたもので、粉末の凝集やその他の欠陥を防ぐことができ、また、粉末の粒子サイズと回転速度が異なるため、別々の堆積を実現できます。目的は、多層および傾斜複合機能材料の調製に使用できます。
遠心注入法は、調製される懸濁液の固相量に厳密な要件がなく、バインダーもほとんど必要ないため、脱脂工程による悪影響が少なく、コストが低く、制御が容易であるという特徴があります。特に大規模な正幾何学的回転体に適したネットサイズが形成されます。しかし、均一な材料を準備する場合、成分の粒子サイズが大きく異なり、粒子の遠心加速度も異なるため、組成が不均一になりやすく、成形体の層状化が必要になります。
5、射出成形
セラミック熱可塑性射出成形技術は、プラスチック成形技術を発展させたもので、セラミック粉末を熱可塑性樹脂、パラフィンワックス、可塑剤、溶剤などと混合（またはスライスして顆粒化）してから射出成形機に入れます。溶融すると可塑性を獲得し、一定の圧力でノズルから金型キャビティ内に射出され、極短時間で冷却固化して成形されます。
射出成形技術の特徴：複雑な形状の部品を成形でき、自動化および量産が容易で、高い寸法精度と均一な微細構造を備えています。ただし、射出成形では有機キャリアの含有量が比較的多く、焼結前にグリーンボディを脱脂する必要があるため、大きなブランクでは有機物の濃縮と粒子の再配列が発生し、グリーンボディが不均一になり、亀裂が発生しやすくなります。したがって、これは射出成形プロセスで緊急に解決する必要がある問題として現在使用されています。
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ゲル射出成形は、1990 年代にオークリッジ国立主要研究所によって開発された新しい成形技術です。従来のグラウト技術とポリマー化学を有機的に組み合わせたもので、ポリマーネットワークが重合を起こし、セラミック粒子が集まってセラミック本体を形成します。懸濁媒体にビニル系有機モノマーを添加し、セラミックスラリー注入後、触媒と開始剤の作用により有機モノマーがその場重合反応を起こし、重合固化してセラミック体となります。ゲル射出成形は、次のような大きな利点を持つ非常に実用的な技術です。成形体は均一性が良く強度が高く、適切な寸法に直接加工することができ、焼成後の収縮も少ないため、精密な寸法成形に適しています。セラミックコロイド射出成形は、セラミック濃縮懸濁液のその場での急速固化と射出プロセスの制御性という 2 つの重要なキーテクノロジーを解決します。綿密な研究により、圧力により濃縮されたセラミック懸濁液のその場での凝固が迅速に引き起こされることが発見され、圧力誘起セラミック成形技術が発明されました。
コロイド射出成形技術の特徴：高密度、高均一、高強度のセラミック素体が得られるこの成形技術により、セラミック粉末粒子の凝集を解消し、焼結時の複雑な形状部品の変形や割れを低減することができます。これにより、最終部品の機械加工量を削減し、信頼性の高いセラミック材料および部品を得ることができます。このプロセスは、成形体のサイズや厚さの制限がなく、従来のセラミック射出成形における多量の有機物の使用による剥離の困難を回避し、コロイド成形の射出プロセスを実現します。大量生産に適しており、ハイテクセラミックスの工業化の中核技術です。
7 結論
現在、セラミック成形の新しい技術が絶えず登場していますが、まだいくつかの欠点があります。新しい成形プロセスを使用する場合、材料の分散、プロセスに対するスラリー比率の影響、材料の機能性、およびプロセスに対するナノマテリアルの影響を考慮する必要があります。新しい成形プロセスの利点を活かして、高性能セラミック製品を生産します。
