રિએક્શન સિન્ટરિંગ અને પ્રેશરલેસ સિન્ટરિંગ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક તૈયારી પ્રક્રિયા

પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ

પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગસિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિકઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સિરામિક કોમ્પેક્ટિંગ, સિન્ટરિંગ ફ્લક્સ ઇન્ફલિશન એજન્ટ કોમ્પેક્ટિંગ, રિએક્શન સિન્ટરિંગ સિરામિક પ્રોડક્ટ તૈયારી, સિલિકોન કાર્બાઇડ વુડ સિરામિક તૈયારી અને અન્ય પગલાંનો સમાવેશ થાય છે.

રિએક્શન સિન્ટરિંગ સિલિકોન કાર્બાઇડ નોઝલ

પ્રથમ, 80-90% સિરામિક પાવડર (એક કે બે પાવડરથી બનેલો)સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરઅને બોરોન કાર્બાઇડ પાવડર), 3-15% કાર્બન સોર્સ પાવડર (એક કે બે કાર્બન બ્લેક અને ફેનોલિક રેઝિનથી બનેલો) અને 5-15% મોલ્ડિંગ એજન્ટ (ફેનોલિક રેઝિન, પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ, હાઇડ્રોક્સીમિથાઇલ સેલ્યુલોઝ અથવા પેરાફિન) ને બોલ મિલનો ઉપયોગ કરીને સમાનરૂપે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. મિશ્ર પાવડર મેળવવા માટે, જેને સ્પ્રેમાં સૂકવવામાં આવે છે અને દાણાદાર બનાવવામાં આવે છે, અને પછી વિવિધ ચોક્કસ આકારો સાથે સિરામિક કોમ્પેક્ટ મેળવવા માટે મોલ્ડમાં દબાવવામાં આવે છે.
બીજું, 60-80% સિલિકોન પાવડર, 3-10% સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર અને 37-10% બોરોન નાઇટ્રાઇડ પાવડર સમાનરૂપે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, અને સિન્ટરિંગ ફ્લક્સ ઇન્ફલેશન એજન્ટ કોમ્પેક્ટ મેળવવા માટે મોલ્ડમાં દબાવવામાં આવે છે.
ત્યારબાદ સિરામિક કોમ્પેક્ટ અને સિન્ટર્ડ ઇન્ફિલ્ટરન્ટ કોમ્પેક્ટને એકસાથે સ્ટેક કરવામાં આવે છે, અને તાપમાન 1450-1750℃ સુધી વધારવામાં આવે છે જેમાં વેક્યુમ ફર્નેસમાં 5×10-1 Pa કરતા ઓછી ન હોય તેવી વેક્યુમ ડિગ્રી હોય છે જેથી સિન્ટરિંગ અને ગરમીનું સંરક્ષણ 1-3 કલાક માટે થાય જેથી પ્રતિક્રિયા સિન્ટર્ડ સિરામિક ઉત્પાદન મળે. સિન્ટર્ડ સિરામિકની સપાટી પરના ઘૂસણખોર અવશેષોને ટેપ કરીને દૂર કરવામાં આવે છે જેથી ગાઢ સિરામિક શીટ મળે, અને કોમ્પેક્ટનો મૂળ આકાર જાળવવામાં આવે છે.
છેલ્લે, પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા અપનાવવામાં આવે છે, એટલે કે, પ્રવાહી સિલિકોન અથવા સિલિકોન એલોય, જે ઉચ્ચ તાપમાને પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે, તે કેશિલરી બળના પ્રભાવ હેઠળ કાર્બન ધરાવતા છિદ્રાળુ સિરામિક ખાલી જગ્યામાં ઘૂસી જાય છે, અને તેમાં રહેલા કાર્બન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સિલિકોન કાર્બાઇડ બનાવે છે, જે વોલ્યુમમાં વિસ્તરે છે, અને બાકીના છિદ્રો એલિમેન્ટલ સિલિકોનથી ભરેલા હોય છે. છિદ્રાળુ સિરામિક ખાલી જગ્યા શુદ્ધ કાર્બન અથવા સિલિકોન કાર્બાઇડ/કાર્બન-આધારિત સંયુક્ત સામગ્રી હોઈ શકે છે. ભૂતપૂર્વ કાર્બનિક રેઝિન, છિદ્ર ભૂતપૂર્વ અને દ્રાવકને ઉત્પ્રેરક રીતે ક્યોરિંગ અને પાયરોલાઇઝ કરીને મેળવવામાં આવે છે. બાદમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ કણો/રેઝિન-આધારિત સંયુક્ત સામગ્રીને સિલિકોન કાર્બાઇડ/કાર્બન-આધારિત સંયુક્ત સામગ્રી મેળવવા માટે પાયરોલાઇઝ કરીને અથવા α-SiC અને કાર્બન પાવડરનો પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરીને અને સંયુક્ત સામગ્રી મેળવવા માટે પ્રેસિંગ અથવા ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે.

દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ

સિલિકોન કાર્બાઇડની દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાને સોલિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ અને લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, સંશોધનસિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સદેશ અને વિદેશમાં મુખ્યત્વે લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. સિરામિક તૈયારી પ્રક્રિયા છે: મિશ્ર સામગ્રી બોલ મિલિંગ–>સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશન–>ડ્રાય પ્રેસિંગ–>ગ્રીન બોડી સોલિડિફિકેશન–>વેક્યુમ સિન્ટરિંગ.

દબાણ રહિત સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉત્પાદનો

બોલ મિલિંગ અને મિશ્રણ માટે બોલ મિલમાં 96-99 ભાગ સિલિકોન કાર્બાઇડ અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર (50-500nm), 1-2 ભાગ બોરોન કાર્બાઇડ અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર (50-500nm), 0.2-1 ભાગ નેનો-ટાઇટેનિયમ બોરાઇડ (30-80nm), 10-20 ભાગ પાણીમાં દ્રાવ્ય ફિનોલિક રેઝિન અને 0.1-0.5 ભાગ ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ડિસ્પર્સન્ટ ઉમેરો. 24 કલાક માટે બોલ મિલિંગ અને મિશ્રણ કરો, અને મિશ્રિત સ્લરીને 2 કલાક માટે હલાવવા માટે મિક્સિંગ બેરલમાં મૂકો જેથી સ્લરીમાં રહેલા પરપોટા દૂર થાય.
ઉપરોક્ત મિશ્રણને ગ્રાન્યુલેશન ટાવરમાં છાંટવામાં આવે છે, અને સ્પ્રે દબાણ, હવાના ઇનલેટ તાપમાન, હવાના આઉટલેટ તાપમાન અને સ્પ્રે શીટના કણ કદને નિયંત્રિત કરીને સારા કણ આકારશાસ્ત્ર, સારી પ્રવાહીતા, સાંકડી કણ વિતરણ શ્રેણી અને મધ્યમ ભેજ સાથે ગ્રાન્યુલેશન પાવડર મેળવવામાં આવે છે. કેન્દ્રત્યાગી આવર્તન રૂપાંતર 26-32 છે, હવાના ઇનલેટ તાપમાન 250-280℃ છે, હવાના આઉટલેટ તાપમાન 100-120℃ છે, અને સ્લરી ઇનલેટ દબાણ 40-60 છે.
ઉપરોક્ત ગ્રાન્યુલેશન પાવડરને ગ્રીન બોડી મેળવવા માટે દબાવવા માટે સિમેન્ટેડ કાર્બાઇડ મોલ્ડમાં મૂકવામાં આવે છે. દબાવવાની પદ્ધતિ દ્વિદિશ દબાણ છે, અને મશીન ટૂલ પ્રેશર ટનેજ 150-200 ટન છે.
દબાયેલા ગ્રીન બોડીને સૂકવવા અને ક્યોર કરવા માટે સૂકવણીના પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં મૂકવામાં આવે છે જેથી સારી ગ્રીન બોડી મજબૂતાઈ સાથે ગ્રીન બોડી મળે.
ઉપરોક્ત ઉપચારિત લીલા શરીરને a માં મૂકવામાં આવે છેગ્રેફાઇટ ક્રુસિબલઅને નજીકથી અને સુઘડ રીતે ગોઠવાયેલ, અને પછી ગ્રીન બોડી સાથે ગ્રેફાઇટ ક્રુસિબલને ફાયરિંગ માટે ઉચ્ચ-તાપમાન વેક્યુમ સિન્ટરિંગ ભઠ્ઠીમાં મૂકવામાં આવે છે. ફાયરિંગ તાપમાન 2200-2250℃ છે, અને ઇન્સ્યુલેશન સમય 1-2 કલાક છે. અંતે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન દબાણ વિના સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ મેળવવામાં આવે છે.

સોલિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ

સિલિકોન કાર્બાઇડની દબાણ રહિત સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાને સોલિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ અને લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગમાં સિન્ટરિંગ એડિટિવ્સ, જેમ કે Y2O3 બાયનરી અને ટર્નરી એડિટિવ્સ ઉમેરવાની જરૂર પડે છે, જેથી SiC અને તેના સંયુક્ત પદાર્થો પ્રવાહી-ફેઝ સિન્ટરિંગ રજૂ કરે અને ઓછા તાપમાને ઘનતા પ્રાપ્ત કરે. સોલિડ-ફેઝ સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સની તૈયારી પદ્ધતિમાં કાચા માલનું મિશ્રણ, સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશન, મોલ્ડિંગ અને વેક્યુમ સિન્ટરિંગનો સમાવેશ થાય છે. ચોક્કસ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
70-90% સબમાઈક્રોન α સિલિકોન કાર્બાઈડ (200-500nm), 0.1-5% બોરોન કાર્બાઈડ, 4-20% રેઝિન, અને 5-20% ઓર્ગેનિક બાઈન્ડરને મિક્સરમાં મૂકવામાં આવે છે અને ભીના મિશ્રણ માટે શુદ્ધ પાણી સાથે ઉમેરવામાં આવે છે. 6-48 કલાક પછી, મિશ્રિત સ્લરી 60-120 મેશ ચાળણીમાંથી પસાર થાય છે;
ચાળણી કરેલ સ્લરી સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશન ટાવર દ્વારા સ્પ્રે દાણાદાર છે. સ્પ્રે ગ્રાન્યુલેશન ટાવરનું ઇનલેટ તાપમાન 180-260℃ છે, અને આઉટલેટ તાપમાન 60-120℃ છે; દાણાદાર સામગ્રીની જથ્થાબંધ ઘનતા 0.85-0.92g/cm3 છે, પ્રવાહીતા 8-11s/30g છે; દાણાદાર સામગ્રીને પછીના ઉપયોગ માટે 60-120 જાળીદાર ચાળણી દ્વારા ચાળણી કરવામાં આવે છે;
ઇચ્છિત ઉત્પાદન આકાર અનુસાર મોલ્ડ પસંદ કરો, દાણાદાર સામગ્રીને મોલ્ડ કેવિટીમાં લોડ કરો, અને ગ્રીન બોડી મેળવવા માટે 50-200MPa ના દબાણ પર ઓરડાના તાપમાને કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ કરો; અથવા કોમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ પછી ગ્રીન બોડીને આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ ડિવાઇસમાં મૂકો, 200-300MPa ના દબાણ પર આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ કરો, અને સેકન્ડરી પ્રેસિંગ પછી ગ્રીન બોડી મેળવો;
ઉપરોક્ત પગલાંઓમાં તૈયાર કરેલા ગ્રીન બોડીને સિન્ટરિંગ માટે વેક્યુમ સિન્ટરિંગ ફર્નેસમાં મૂકો, અને લાયકાત ધરાવતું ફિનિશ્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડ બુલેટપ્રૂફ સિરામિક છે; ઉપરોક્ત સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયામાં, પહેલા સિન્ટરિંગ ફર્નેસને ખાલી કરો, અને જ્યારે વેક્યુમ ડિગ્રી 3-5×10-2 સુધી પહોંચે છે ત્યારે Pa પછી, નિષ્ક્રિય ગેસને સિન્ટરિંગ ફર્નેસમાં સામાન્ય દબાણમાં પસાર કરવામાં આવે છે અને પછી ગરમ કરવામાં આવે છે. ગરમીના તાપમાન અને સમય વચ્ચેનો સંબંધ છે: ઓરડાના તાપમાને 800℃, 5-8 કલાક, 0.5-1 કલાક માટે ગરમીનું સંરક્ષણ, 800℃ થી 2000-2300℃, 6-9 કલાક, 1 થી 2 કલાક માટે ગરમીનું સંરક્ષણ, અને પછી ભઠ્ઠી સાથે ઠંડુ કરીને ઓરડાના તાપમાને નીચે ઉતારવામાં આવે છે.

સામાન્ય દબાણ પર સિન્ટર્ડ સિલિકોન કાર્બાઇડની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને અનાજની સીમા

ટૂંકમાં, હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત સિરામિક્સમાં વધુ સારી કામગીરી હોય છે, પરંતુ ઉત્પાદન ખર્ચમાં પણ ઘણો વધારો થાય છે; પ્રેશરલેસ સિન્ટરિંગ દ્વારા તૈયાર કરાયેલા સિરામિક્સમાં કાચા માલની જરૂરિયાતો વધુ હોય છે, સિન્ટરિંગનું તાપમાન વધારે હોય છે, ઉત્પાદનના કદમાં મોટો ફેરફાર થાય છે, જટિલ પ્રક્રિયા ઓછી હોય છે અને કામગીરી ઓછી હોય છે; પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત સિરામિક ઉત્પાદનોમાં ઉચ્ચ ઘનતા, સારી એન્ટિ-બેલિસ્ટિક કામગીરી અને પ્રમાણમાં ઓછી તૈયારી ખર્ચ હોય છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સની વિવિધ સિન્ટરિંગ તૈયારી પ્રક્રિયાઓના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે, અને એપ્લિકેશનના દૃશ્યો પણ અલગ હશે. ઉત્પાદન અનુસાર યોગ્ય તૈયારી પદ્ધતિ પસંદ કરવી અને ઓછી કિંમત અને ઉચ્ચ પ્રદર્શન વચ્ચે સંતુલન શોધવું એ શ્રેષ્ઠ નીતિ છે.