Technical Ceramics Debinding and sintering processes are necessary to remove organic binder and to densify ceramic components

A műszaki kerámiák közé sokféle olyan anyag tartozik, melyeket kiváló mechanikai, elektromos vagy termikus tulajdonságaik érdekében fejlesztettek ki. Gyakran nagyon ellenállóak a megolvadásal, hajlítássl, nyújtással, korrózióval vagy kopással szemben. Műszaki kerámiák használata egyre elterjedtebbé válik a repülőgép- és járműgyártásban, a hadi- és energiaiparban.

Carbolite kemencéket a műszaki kerámiák kutatásában és gyártásában kiégetés és szinterelés művelete során alkalmaznak. A kötőanyagnak a nyers formából (green part) történő eltávolításához alacsonyabb hőmérsékletű, ám kiváló hőmérséklethomogenitású kemence szükséges. Az eredményül kapott formát (brown part) azután még magas hőmérsékletű kemencében 1800°C-on szinterelni kell.

Kemencék debinding-hoz

A csiszolási és a hamvasztási folyamatok egyaránt bizonyos anyagok eltávolítását foglalják magukban a további elemzés előtt. Ezért a Carbolite Gero hamvasztó kemencék hatékonyan képesek a termikus csiszolásmentesítésre a kötőanyagnak a kemencekamrából történő eltávolításával.
Célpontok:

• A kötőanyagot egyenletesen, az alkatrész károsodása nélkül kell eltávolítani.
• A hőmérséklet egyenletessége és a fűtési sebesség határozza meg, hogy a kötőanyagot egyenletesen távolítják-e el a mintából.
• A légcsere határozza meg, hogy a kötőanyagot hatékonyan távolítják-e el a kamrából.
  
  
• A kötőanyag hatékony eltávolítása javítja az anyagtulajdonságokat és a kerámia végső sűrűségét.
• Az előszinterezés növeli a barna test szilárdságát és megkönnyíti a kezelését

Kemencék szinterezéshez

Sintering results in the densification and the formation of a durable ceramic structure. Carbolite Gero offers furnaces ideal for this process.

Targets:

• Densification of parts
• Uniform shrinkage
• Temperature uniformity is key
• Control of heating and cooling rates is important to prevent cracking

Kemencék debindinghez és szinterezéshez

A debinding és szinterelési folyamatokat kombináló megoldás. Ezek a Carbolite Gero kemencék rendkívül funkcionálisak a kerámia alkatrészek kötőanyag-eltávolítására és sűrítésére.

Célpontok:

• Hatékony debinding
• Az alkatrészek sűrítése
• Egyenletes zsugorodás

Háttérinformáció

A műszaki kerámiák, más néven műszaki kerámiák vagy fejlett kerámiák, úgy vannak kialakítva, hogy kivételes mechanikai, termikus, elektromos és kémiai tulajdonságokkal rendelkezzenek. A hagyományos kerámiákkal ellentétben, amelyeket elsősorban dekorációs célokra használnak, a műszaki kerámiák egyedi tulajdonságai nélkülözhetetlenné teszik őket olyan nagy teljesítményű alkalmazásokban, ahol más anyagok, például fémek vagy polimerek nem tudnak megfelelni.

A műszaki kerámiák felhasználási területei számos iparágat érintenek, beleértve a repülőgépipart, az autóipart, az elektronikát, az orvostudományt, az energetikát és a védelmi ágazatot. Az alkatrészek széles skáláján alkalmazzák őket, például vágószerszámokban, golyóscsapágyakban, szigetelőkben, érzékelőkben, katalizátortartókban, sőt, orvosi célú biokerámia implantátumokban is.

Oxidkerámiák

Az oxidkerámiák olyan szervetlen vegyületek, amelyek oxigénből és egy vagy több fémes elemből állnak. Az oxigén túlsúlya az összetételben hozzájárul egyedi tulajdonságaikhoz. Az oxidkerámiák kiváló hőstabilitással, nagyfokú elektromos szigeteléssel rendelkeznek és kémiailag inertek. Ezenkívül az oxidkerámiák gyakran jó mechanikai szilárdsággal és keménységgel rendelkeznek, ami alkalmassá teszi őket különböző szerkezeti és funkcionális alkalmazásokra.

Nem oxidkerámia

 Az oxidmentes kerámiák olyan szervetlen vegyületek, amelyek fém és nem fémes elemek kombinációjából állnak, oxigén jelenléte nélkül. Ezek a vegyületek nagy hő- és elektromos vezetőképességgel, nagy oxidációs ellenállással rendelkeznek és kémiailag inertek. A nagy szilárdság és keménység mellett az oxidmentes kerámiák ellenállnak a kopásnak és a korróziónak.

Kompozitok

A kompozitokat két vagy több anyag kombinálásával hozzák létre, hogy egyesüljenek és növeljék a teljesítményt. A kerámia alapú kompozitok összetett gyártási folyamaton mennek keresztül, amely kiváló tulajdonságokat eredményezhet a szilárdság és a szívósság tekintetében.

Kerámia szinterezése

Sintering is a crucial thermal process in the production of ceramics. It involves heating a compacted or shaped ceramic material to high temperatures below its melting point. During sintering, the ceramic particles bond together, resulting in densification and the formation of a solid, coherent, and durable ceramic structure. The sintering process involves three main stages: particle rearrangement, particle necking, and pore elimination. Initially, at lower temperatures, the ceramic particles begin to rearrange and move closer together due to interparticle diffusion. The diffusion process is driven by the reduction in surface energy of the particles. As the temperature increases, the particles start to form necks. This starts to create a bridge between them and facilitates the transfer of material and further consolidation of the structure. This stage is crucial for achieving increased strength and density in the ceramic material. In the final stage, the remaining pores are eliminated as the ceramic structure continues to densify, resulting in a nearly fully dense ceramic body.

The sintering temperature and duration are carefully controlled to achieve the desired properties of the final ceramic product. High temperatures and prolonged sintering times generally lead to better densification and improved mechanical properties, but excessive sintering may cause grain growth, which can adversely affect certain properties.

The sintering process is influenced by various factors, including the chemical composition of the ceramic, the size and distribution of the particles, the sintering atmosphere (oxidizing, reducing, or inert), and the presence of any sintering aids or additives. Sintering aids can promote densification and help to lower the sintering temperature, making the process more efficient.

Sintering is a fundamental step in the manufacturing of a wide range of ceramic products, including bricks, tiles, advanced technical ceramics, and more. The process transforms the initially porous and fragile green ceramic material into a dense, durable, and functional ceramic component. This component is then ready to meet the demands of its intended application in industries such as electronics, automotive, aerospace, and construction.

Mikroszerkezeti változások a szinterezés során

A szinterezés során

A szinterezés során a kerámia alkatrész részecskéi átdiffundálnak a szerkezeten és összeolvadnak, növelve az alkatrész teljes sűrűségét.

Mikroszerkezet szinterezés után

.A kemencében történő szinterezés során a kerámia alkatrész mikroszerkezete jelentősen sűrűbbé válik, és kevesebb rés keletkezik a részecskék között. A szinterelési folyamat némi zsugorodáshoz vezet, egyes alkatrészek kisebbek lesznek. Ez a gyártási folyamat normális része, és ezt figyelembe kell venni az öntőformák eredeti tervezésénél.

Experiment 1

Termikus Debinding az AAF-BAL használatával

A termikus kötésmentesítés során a nyomtatott zöld alkatrészt levegőn hőkezelték körülbelül 13 órán keresztül. A hőkezelés utáni tömegveszteség 9,5%-os nagyságrendű volt.

Experiment 2

Kötésmentesítés és szinterezés HTF használatával

A hőkezelés során a 3d nyomtatott alkatrészeket ugyanabban a kemencében hőkezelték. Az X alakú minta súlyvesztesége 6,5%-os nagyságrendű volt. A téglalap alakú minta súlyvesztesége 11,1%-os nagyságrendű volt.

Experiment 3

Szinterezés TF1 16/100/450 használatával

A szinterelési folyamat során az alkatrész súlyvesztesége 0,5%-os nagyságrendű volt.

Technical Ceramics - Gyakori kérdések