Као композитни материјал који комбинује високу тврдоћу и високу{0}температурну отпорност керамике са одличном жилавошћу метала, метализована глиница има основну логику у свом производном процесу која је веома слична оној код традиционалне керамике. Комплетан ток процеса је следећи: керамички прах, метални прах и везиво → мешање → гранулација → обликовање → уклањање везива → редукција пред-синтеровања → синтеровање → обрада → контрола → готов производ. Свака фаза у овом ланцу процеса има директан утицај на крајње перформансе резултујућих метализованих керамичких компоненти. Разумевање механизама интеракције између ових различитих операција је предуслов за постизање поуздане производње ових компоненти.
Избор и припрема сировина
Због своје одличне способности влажења са металима, карбиди се често користе као примарне керамичке сировине у производњи метализоване глинице керамике за апликације везивања. Карбидни прахови се могу синтетизовати на различите начине: редукционом карбуризацијом металних оксида; гас-чврсте реакције које укључују металне оксиде, метале и угљоводонике; и реакције у гасној{2}}фази између халогенида метала и угљоводоника. Припрема металних прахова, напротив, може да користи техничке путеве као што су редукција соли метала, карбонил метод, електролиза или атомизација растопљених метала. У контексту производње метализоване керамике, чистоћа сировине је од највеће важности. Да би се контаминација нечистоћама свела на најмању могућу меру, куглични млинови обложени специфичним керамичким материјалом у питању-заједно са куглама за млевење од тврде{7}}легура- обично се користе током процеса шаржног мешања. Последњих година, усвајање -опреме за млевење високе ефикасности-као што су млинови са мешањем и високо{12}}вибрациони млинови-значајно је побољшало униформност прашкастих материјала и укупну ефикасност производње.
Процеси гранулације и формирања
Када се суспензија гранулира сушењем распршивањем, резултат је сферична, мешана{0}}гранула материјала са одличном течљивошћу и уједначеном дистрибуцијом величине честица; ово је критичан фактор у обезбеђивању доследне густине паковања током следеће фазе пресовања и формирања. За формирање зеленог тела производа метализације керамике, полусуво пресовање је најраспрострањенији технички приступ, који се одликује високом ефикасношћу производње и одличном конзистенцијом димензија. За велике-производе или геометријски сложене производе, хладно изостатичко пресовање нуди равномернију и изотропнију дистрибуцију густине, чиме се смањује ризик од деформације током синтеровања. Без обзира на специфичан метод обликовања који се користи, уједначеност густине зеленог тела служи као основни предуслов за успешно извођење накнадног процеса синтеровања.
Уклањање везива и смањење пре{0}синтеровања
Везиво (обично органски полимер) мора бити потпуно елиминисано пре синтеровања; у супротном ће се разградити и створити гас на високим температурама, што ће довести до пукотина или оштећења порозности унутар зеленог тела. Фаза уклањања везива се обично изводи на релативно ниским температурама, користећи спору брзину загревања и довољан проток ваздуха да однесе продукте распадања. Након тога следи фаза редукције пре-синтеровања: површински оксиди на честицама праха се редукују редукционом атмосфером-као што су водоник или дисоцирани амонијак-и почиње да се јавља-везивање честица (означавајући почетак чврстог-стања у малој фази метала у дифузној фази). Током ове фазе, интерфејс за повезивање керамике-на-метал почиње да добија прелиминарни облик; иако се зелено тело подвргава само минималном скупљању, оно стиче довољну механичку чврстоћу да олакша накнадно руковање и пуњење пећи.
Три{0}}еволуција процеса синтеровања
Синтеровање чини срж целог процеса производње и може се широко поделити у три фазе: претходно-синтеровање, синтеровање и хлађење. Фаза пре-синтеровања првенствено укључује елиминацију везива и редукцију оксида. Уласком у фазу синтеровања, како температура расте, растворљивост керамичке фазе унутар металне фазе се повећава и почиње да излази течна фаза. Са даљим порастом температуре, количина керамике растворене у течној фази наставља да расте-што доводи до повећања запремине течне фазе-и зелено тело пролази кроз брзо скупљање и згушњавање. Током овог процеса, микроструктура метализоване керамике еволуира из мешавине дискретних керамичких и металних честица у структуру у којој су керамичке честице инкапсулиране течном металном фазом, формирајући на крају континуалну мрежу након хлађења. Фаза хлађења захтева прецизну контролу брзине хлађења како би се спречило пуцање изазвано термичким стресом.
Накнадна{0}}обрада и завршна инспекција
Синтеровани цермет бланкови обично захтевају прецизну машинску обраду да би се испуниле спецификације коначних димензија и геометријских толеранција. Због високе тврдоће и инхерентне крхкости кермета, у операцијама машинске обраде се углавном користе дијамантски брусни точкови за брушење или преливање. За напредне керамичке метализоване делове високе чистоће, прецизне керамичке метализације, намењене лемљењу или спајању са металним компонентама, површина после-синтеровања може захтевати секундарну метализацију или третмане за облагање ради побољшања лемљивости. Последња фаза инспекције обухвата верификацију димензија, испитивање без разарања (као што је рендгенски или ултразвучни преглед унутрашњих дефеката), металографску анализу и испитивање механичких или електричних перформанси.
Друге помоћне методе производње
Поред горепоменутих путева маинстреам процеса, постоји неколико специјализованих метода производње за метал{0}}керамику које су погодне за специфичне примене. Метода инфилтрације метала укључује постављање порозне керамичке предформе у растопљени метал, користећи капиларне силе да увуче метал у поре керамике, чиме се формира густа композитна структура. Метода механичког мешања подразумева дисперговање и равномерно уграђивање керамичког праха у растопљени метал кроз мешање великом брзином; ова техника је посебно погодна за сценарије где метална фаза чини релативно висок удео материјала. Метода импрегнације укључује прво израду порозног металног скелета, који се затим урања у керамичку суспензију; након сушења и синтеровања, керамика испуњава поре унутар металног скелета. Штавише, за метализоване керамичке производе, постоје технике које подразумевају прво омекшавање металне фазе врућим пресовањем, а затим њено директно формирање-користећи екструзију-у жељене цевасте или шипке облике.
Кључне контролне тачке у управљању процесима
У стварној производњи, квалитет производње метализоване керамике од алуминијума зависи од неколико критичних контролних тачака: Прво, величина честица, чистоћа и дистрибуција величине честица сировог праха директно утичу на активност синтеровања и коначну густину. Друго, уједначеност мешавине праха је од суштинског значаја за спречавање локализоване сегрегације композиције, што може довести до недоследних својстава материјала. Треће, оптимизација профила сагоревања везива је кључна за спречавање пуцања или контаминације заосталог угљеника. Четврто, прецизна координација температуре синтеровања, времена држања и атмосфере пећи је неопходна. Пето, контрола брзине хлађења је неопходна да би се избегло микро-пуцање изазвано напоном фазне трансформације или термичким напоном. Само кроз систематску контролу процеса која се бави овим кључним тачкама може се доследно производити метализоване керамичке компоненте које испуњавају ригорозне захтеве електричне, електронске и ваздухопловне индустрије.
Ако тренутно развијате или производитеметализована керамиказа електричне апликације и захтевају подршку за оптимизацију процеса, можемо да обезбедимо процене параметара у распону од избора сировог праха до самог процеса синтеровања. Позивамо вас да поделите детаље у вези са вашим специфичним материјалним системом и циљевима учинка; онда ћемо вам дати прилагођене препоруке које ће вам помоћи.
контактирајте нас
