Jako kompozitní materiál, který kombinuje vysokou tvrdost a vysokou -teplotní odolnost keramiky s vynikající houževnatostí kovů, sdílí metalizovaný oxid hlinitý základní logiku svého výrobního procesu, která je velmi podobná procesu tradiční keramiky. Celý proces je následující: keramický prášek, kovový prášek a pojivo → míchání → granulace → tvarování → odstranění pojiva → redukce předslinování → slinování → obrábění → kontrola → hotový produkt. Každý stupeň v rámci tohoto procesního řetězce má přímý vliv na konečný výkon výsledných metalizovaných keramických komponent. Pochopení mechanismů interakce mezi těmito různými operacemi je nezbytným předpokladem pro dosažení spolehlivé výroby těchto součástí.
Výběr a příprava surovin
Vzhledem k jejich vynikající smáčivosti s kovy se karbidy často používají jako primární keramické suroviny při výrobě keramiky z metalizovaného oxidu hlinitého pro lepicí aplikace. Karbidové prášky mohou být syntetizovány různými cestami: redukční nauhličování oxidů kovů; reakce plynu-v pevné fázi zahrnující oxidy kovů, kovy a uhlovodíky; a reakce v plynné -fázové fázi mezi halogenidy kovů a uhlovodíky. Příprava kovových prášků může naopak využívat technické cesty, jako je redukce kovových solí, karbonylová metoda, elektrolýza nebo atomizace roztavených kovů. V kontextu výroby metalizované keramiky má prvořadý význam čistota surovin. Aby se minimalizovala kontaminace nečistotami, obvykle se během procesu vsázkového míchání používají kulové mlýny vyložené konkrétním keramickým materiálem-spolu s mlecími kuličkami z tvrdé{7}}slitiny-. V posledních letech přijetí vysoce účinných mlecích zařízení,{11}}jako jsou míchací mlýny a vysokoenergetické vibrační mlýny{13}, výrazně zlepšilo jak jednotnost práškových materiálů, tak celkovou efektivitu výroby.
Procesy granulace a tvarování
Když je kaše granulována sušením rozprašováním, výsledkem jsou kulovité granule ze směsného{0}}materiálu s vynikající tekutostí a rovnoměrnou distribucí velikosti částic; to je kritický faktor pro zajištění konzistentní hustoty balení během následné fáze lisování a tvarování. Pro tvorbu syrového tělesa keramických metalizačních produktů je polo-lisování za sucha nejrozšířenějším technickým přístupem, který se vyznačuje vysokou efektivitou výroby a vynikající rozměrovou konzistencí. U velkých-nebo geometricky složitých výrobků nabízí izostatické lisování za studena rovnoměrnější a izotropní rozložení hustoty, čímž se snižuje riziko deformace během slinování. Bez ohledu na konkrétní použitou metodu tváření slouží rovnoměrnost hustoty surového tělesa jako základní předpoklad pro úspěšné provedení následného slinovacího procesu.
Odstranění pojiva a redukce před{0}}slinování
Pojivo (typicky organický polymer) musí být před slinováním zcela odstraněno; jinak se bude rozkládat a vytvářet plyn při vysokých teplotách, což vede k prasklinám nebo poruchám pórovitosti uvnitř surového tělesa. Stupeň odstraňování pojiva se typicky provádí při relativně nízkých teplotách, s využitím pomalé rychlosti ohřevu a dostatečného proudění vzduchu k odvedení rozkladných produktů. Následuje fáze redukce před-slinováním: povrchové oxidy na částicích prášku jsou redukovány redukční atmosférou-jako je vodík nebo disociovaný čpavek-a začíná docházet k inter{5}}vazbě částic (označující počátek difúze pevného-stavu), zatímco se malé množství kovové fáze rozpustí v keramické fázi. Během této fáze začíná rozhraní spojování keramiky-na-kov získávat předběžný tvar; ačkoli surové těleso podléhá pouze minimálnímu smrštění, získává dostatečnou mechanickou pevnost pro usnadnění následné manipulace a plnění pece.
Třífázový-evoluce procesu slinování
Slinování tvoří jádro celého výrobního procesu a lze jej obecně rozdělit do tří fází: před-slinování, slinování a chlazení. Fáze před-slinování zahrnuje především eliminaci pojiv a redukci oxidů. Po vstupu do slinovacího stupně, jak teplota stoupá, rozpustnost keramické fáze v kovové fázi se zvyšuje a začíná vystupovat kapalná fáze. S dalším nárůstem teploty se množství keramiky rozpuštěné v kapalné fázi stále zvyšuje-což vede k rostoucímu objemu kapalné fáze-a zelené těleso podléhá rychlému smršťování a zhušťování. Během tohoto procesu se mikrostruktura pokovené keramiky vyvine ze směsi diskrétních keramických a kovových částic do struktury, kde jsou keramické částice zapouzdřeny tekutou kovovou fází a po ochlazení nakonec vytvoří souvislou síť. Fáze chlazení vyžaduje přesnou kontrolu rychlosti chlazení, aby se zabránilo praskání způsobenému tepelným namáháním.
Po{0}}zpracování a závěrečné kontrole
Slinuté cermetové polotovary obvykle vyžadují přesné obrábění, aby byly splněny specifikace finálních rozměrů a geometrických tolerancí. Vzhledem k vysoké tvrdosti a vlastní křehkosti cermetů se při obrábění používají k broušení nebo lapování převážně diamantové brusné kotouče. U dílů s vysoce čistou pokročilou pokročilou keramickou metalizací z oxidu hlinitého určených pro tvrdé pájení nebo lepení s kovovými součástmi může povrch po spékání vyžadovat sekundární metalizaci nebo pokovování, aby se zlepšila pájitelnost. Závěrečná kontrolní fáze zahrnuje ověření rozměrů, ne-destruktivní testování (jako je rentgenové nebo ultrazvukové vyšetření vnitřních defektů), metalografickou analýzu a testování mechanického nebo elektrického výkonu.
Další pomocné výrobní metody
Kromě výše uvedených hlavních procesních tras existuje několik specializovaných výrobních metod kovové-keramiky, které jsou vhodné pro konkrétní aplikace. Metoda infiltrace kovu zahrnuje umístění porézního keramického předlisku do roztaveného kovu s využitím kapilárních sil k vtažení kovu do pórů keramiky, čímž se vytvoří hustá kompozitní struktura. Metoda mechanického míchání zahrnuje rozptýlení a začlenění keramického prášku rovnoměrně do roztaveného kovu pomocí vysokorychlostního míchání; tato technika je zvláště vhodná pro scénáře, kde kovová fáze tvoří relativně vysoký podíl materiálu. Impregnační metoda zahrnuje nejprve zhotovení porézního kovového skeletu, který je poté ponořen do keramické kaše; po vysušení a slinování keramika vyplní póry v kovovém skeletu. U metalizovaných keramických výrobků navíc existují techniky, které zahrnují nejprve změkčení kovové fáze lisováním za tepla a její přímé tvarování-pomocí vytlačování- do požadovaných trubkových nebo tyčových tvarů.
Klíčové kontrolní body v řízení procesů
Ve skutečné výrobě závisí kvalita výroby keramiky pokovované oxidem hlinitým na několika kritických kontrolních bodech: Za prvé, velikost částic, čistota a distribuce velikosti částic surového prášku přímo ovlivňují slinovací aktivitu a konečnou hustotu. Za druhé, stejnoměrnost práškové směsi je nezbytná pro zabránění lokalizované segregaci složení, která může vést k nekonzistentním materiálovým vlastnostem. Za třetí, optimalizace profilu vyhoření pojiva je zásadní pro zabránění praskání nebo kontaminaci zbytkovým uhlíkem. Za čtvrté, přesná koordinace teploty slinování, doby zdržení a atmosféry pece je nezbytná. Za páté, řízení rychlosti ochlazování je nezbytné, aby se zabránilo mikro-praskání způsobenému fázovými transformačními napětími nebo tepelným napětím. Pouze prostřednictvím systematického řízení procesu zaměřeného na tyto klíčové body lze konzistentně vyrábět metalizované keramické komponenty, které splňují přísné požadavky elektrického, elektronického a leteckého průmyslu.
Pokud právě vyvíjíte nebo vyrábítemetalizovaná keramikapro elektrické aplikace a vyžadující podporu s optimalizací procesu, můžeme poskytnout vyhodnocení parametrů od výběru surového prášku až po samotný proces slinování. Zveme vás ke sdílení podrobností týkajících se vašeho specifického materiálového systému a výkonnostních cílů; poté vám poskytneme přizpůsobená doporučení, která vám pomohou.
kontaktujte nás
