Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2023-02-02 Происхождение:粉体圈儿
Высокопроизводительные керамические материалы с высокой твердостью, высокой прочностью, стабильными физическими и химическими свойствами, широко используемые в полупроводниковой, новой энергетике, аэрокосмической и других областях.Превосходные свойства керамических материалов тесно связаны с методами их формирования, поэтому они становятся горячей точкой исследований в различных областях.В 1947 году Ховатт предложил литье на ленту, метод обжига керамических листов, который открыл новый способ обжига керамических материалов.
Литье-формование заключается в заливке в емкость керамической суспензии определенной вязкости.Под натяжением пленочной ленты суспензия распределяется по тонкой литейной зелени с помощью скребка, а растворитель в зелени удаляется в нагревательной среде.После высыхания получают керамический лист.По сравнению с другими процессами формования, литьевое формование имеет следующие преимущества: простой процесс, высокая эффективность, большие масштабы, высокая непрерывность, широко используется в различных отраслях промышленности и научных исследованиях, таких как керамическая подложка, многослойный конденсатор и пленка топливных элементов.Хотя литьевое формование широко используется, в процессе его сушки в керамическом листе появляется много дефектов.Поэтому необходимо суммировать факторы, влияющие на формирование конвекции.
В данной статье описаны исследования по технологии литья заготовки керамических листов.Обсуждены свойства порошковых материалов, используемых при литье, механизм действия органических добавок на свойства суспензий, а также влияние среды сушки на видимые свойства керамических листов.Обобщено состояние применения керамического листа.Прогнозируется будущая тенденция развития керамического листа.Порошок является одним из важнейших сырьевых материалов в любой технологии формования.Характеристики керамических изделий часто зависят от характеристик самого порошка.Влияние керамического порошка на конвекционное литье в основном рассматривают следующим образом:
① Размер и морфология.Чем мельче порошок, тем больше движущая сила процесса спекания, что способствует уплотнению;
② Удельная площадь поверхности.Удельная поверхность влияет на взаимодействие порошка с органическими добавками, определяя тем самым оптимальное содержание органических добавок.
③ Плотность порошка.D50 порошка высокой плотности невелик, чтобы гарантировать суспендирование частиц в суспензии.Оялво и др.использовали размер зерна 0,7 мкм, удельную поверхность 20,7 мкг-1, плотность 2,559 г·см-3 и диаметр 1,5 мкм.Первоначальная морфология нитевидных кристаллов не была повреждена после литья под давлением, и нитеобразные кристаллы были расположены направленно, что способствовало эффекту упрочнения.Он и др.использовали нано-al2o3 в качестве сырья для изготовления прозрачных керамических листов методом литья.Керамический лист имеет однородную текстуру, не деформируется и имеет толщину около 0,1 мм.Благодаря приведенным выше исследованиям установлено, что выбор керамического порошка определяется свойствами продукта.После определения порошка следующим шагом является поиск подходящих растворителей, связующих и пластификаторов для приготовления керамической суспензии, пригодной для литья.2. Литье с выбором растворителя - это процесс формования жидкости, порошок должен быть похож на текучую жидкость, поэтому необходимо выбрать правильный растворитель, приготовление порошка в суспензию.Растворитель должен соответствовать следующим трем характеристикам: растворять порошок, гомогенизировать порошок и другие добавки, быстро и без загрязнения испаряться.Обычно выбирают воду, этанол, толуол, трихлорэтан, ацетон или комбинацию растворителей.
Поскольку скорость сушки литой сырой заготовки тесно связана с производственной мощностью, лучше всего выбирать растворитель с быстрым испарением и мгновенным испарением во время сушки.Керамика Si3N4 широко используется в сложных конструкциях из-за ее превосходных механических свойств и высокотемпературных свойств.Для изготовления сложных конструкций обычно выбирают технологию литья.В соответствии с различными вариантами растворителей Wei et al.использовали этанол в качестве растворителя, а Li et al.использовали воду в качестве растворителя для приготовления керамических чешуек Si3N4.Вода имеет такие недостатки, как высокая температура испарения и плохие характеристики высыхания, поэтому необходимо решить множество проблем с качеством.Растворитель этанол быстро высыхает и позволяет производить керамические хлопья с высокой плотностью и хорошими внешними свойствами, но имеет тот недостаток, что загрязняет окружающую среду.Поэтому подходящие растворители следует выбирать для различных производственных требований.
3. В технологии литья и формования связующее является важнейшей органической добавкой во всей системе.Связующее создает трехмерную сетку между порошками, обеспечивая прочность и ударную вязкость керамических листов, позволяя обрабатывать листы и сохранять их форму.Обычно используемыми связующими являются полиэтилен, поливиниловый спирт, поливинилбутиральдегид, метилцеллюлоза и т. д. Выбранное связующее должно растворяться в растворителе.Поливинилбутираль (ПВБ) – одно из наиболее часто используемых связующих.ПВБ представляет собой длинноцепочечную полимерную молекулу, основная цепь которой состоит из ковалентно связанных атомов, таких как углерод, кислород и водород.К основной цепи прикреплены боковые группы, распределенные по длине молекулы, которые определяют ее растворимость в этаноле.Длинная цепь полимера образует в растворе этанола пространственную сетчатую структуру, а керамический порошок заворачивается в ячейку сетки.После высыхания образуется отливка, обладающая определенной прочностью и пластичностью.
Тан Говей и др.изучили влияние ПВБ на плотность, механические свойства, микроструктуру и свойства спекания сырой заготовки керамического литья и показали, что молекулярная масса ПВБ является основным влияющим фактором.Фэн и др.использовали ПВБ в качестве связующего для характеристики реологического поведения раствора.Вязкость суспензии снижается с увеличением скорости вращения, демонстрируя типичное поведение при сдвиговом разжижении.Се Юпэн изучил взаимосвязь между вязкостью суспензии SiCw и содержанием ПВБ.Вязкость суспензии увеличивается с увеличением содержания связующего.В то же время Салам и др.обнаружили, что количество добавленного связующего будет влиять на последующий процесс обезжиривания.Чем больше связующего, тем выше температура и время обезжиривания, а липид сложно удалить полностью, что влияет на последующий процесс.Лю и др.подтвердили, что добавление чрезмерного количества связующего приводит к снижению плотности сырых керамических листов.После высокотемпературного спекания в сырой заготовке образуется слишком много отверстий, что приводит к увеличению усадки керамического листа.Поэтому очень важно найти правильное количество связующего вещества для добавления.Однако при выборе количества добавляемого связующего следует учитывать влияние видимой морфологии, характеристик обработки и пористости заготовки после обезжиривания на характеристики продукта.
4. Влияние пластификатора на пластические свойства Пластификатор – добавка, смягчающая связующее в сухом или полусухом состоянии.По сравнению со связующими они представляют собой органические вещества с более низкой молекулярной массой, растворимые в том же растворителе.Обычно используемыми пластификаторами являются глицерин, полиэтилен и дибутилфталат.Механизм действия пластификатора заключается в укорочении или частичном растворении основной цепи связующего для достижения цели снижения температуры конверсии связующего стекла, чтобы длинная цепь полимера могла удлиняться или укорачиваться без разрушения, а керамический лист демонстрирует определенное упругое поведение.В то же время добавление пластификатора может улучшить взаимодействие между полимерными цепями, избежать реакции сшивки между цепями, которая способствует миграции порошка в керамический лист, так что зеленый керамический лист можно согнуть без разрушение, которое закладывает основу для последующего процесса сушки и обработки.
5. Под действием тяги пленочной ленты скребок образует тонкий слой суспензии.Процесс сушки заключается в ожидании испарения растворителя.Из-за большого количества добавок и растворителей в суспензии необработанный керамический лист будет проявлять различное поведение при высыхании в процессе сушки.Процесс сушки в основном контролируется двумя факторами: скоростью испарения растворителя на поверхности сырца и скоростью диффузии растворителя изнутри сырца на поверхность.Скорость испарения тесно связана с средой сушки, а скорость диффузии связана с системой навоза.Только когда эти два фактора достигают относительного баланса, можно получить керамический лист без дефектов.
6. После завершения обработки и формования керамического листа необходимая форма должна быть спрессована или вырезана в указанной области в направлении x и y.Штамповкой можно сделать простые квадратные или прямоугольные отверстия, а для резки можно придать самые разные формы путем ламинирования разрезанных листов.Например, многослойный керамический конденсатор представляет собой единое твердое керамическое тело, образованное путем спекания нескольких слоев тонких листов.Основными параметрами, которые необходимо контролировать при ламинировании, являются температура, давление и время.Выбор температуры в основном учитывает температуру конверсии стекла после добавления органических добавок, а также толщину и количество ламинирования продукта, чтобы обеспечить равномерный нагрев всех керамических листов.Выбор давления в основном учитывает тесный контакт между слоями для удовлетворения требований формования, а давление не будет деформировать керамический лист и влиять на конечный размер.
7. После более чем 70-летнего развития процесс литья все более широко используется в керамической промышленности.Например: фарфоровая подложка, многослойные керамические конденсаторы, топливные элементы, материалы с функциональным градиентом, особенно в электронной промышленности, для подготовки почти всех материалов подложки используется метод литья.
Субстрат является носителем и опорой Электронная схема используется для нанесения и разметки схемы.Общей чертой этих подложек является то, что они очень тонкие, обычно 1,5 мм или тоньше.С быстрым развитием приложений 5G к использованию подложки будут предъявляться более высокие требования.Соединительное литье является распространенным методом изготовления керамического листа из-за простоты процесса и непрерывного производства.Однако процесс ограничен многими факторами, а содержание органических добавок зачастую определяется опытом, а не физико-химическими процессами, происходящими на поверхности частиц и их взаимодействиями.Керамический лист очень чувствителен к переменным окружающей среды, и изменение переменных в процессе часто влияет на характеристики продукта.Толщину керамического листа нелегко контролировать, поэтому необходимо тщательно проанализировать факторы, влияющие на толщину керамического листа, а тонкий лист одинаковой толщины и превосходного качества можно получить с помощью конечно-элементного моделирования.Применение литья под давлением открывает путь к широкому применению электронных компонентов и интегральных схем.Следующие исследования должны быть совмещены с потребностями применения инженерной керамики, создания функциональных интегрированных материалов с микроструктурой, пористой структурой и бионической структурой.
