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【工艺解码】陶瓷部件安全排胶的解决方案

【工艺解码】陶瓷部件安全排胶的解决方案
德国Retsch(莱驰)  2024-11-08  |  阅读:141

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在金属注射成型(MIM)工艺中,有两种不同类型的技术陶瓷是通过粉末生产工艺制造的。陶瓷粉末成分通过各种生产步骤形成,最后烧结。


有机粘合剂的使用是为了确保粉末在成型过程中和成型后的粘合性。例如,有机粘合剂可用于注塑成型工艺、等静压、热压,等制造工艺。烧结前需要去除有机物,这一步骤通常称为排胶。


在对氧化铝或氧化锆等氧化物陶瓷进行排胶时,可在空气的情况下对有机物进行热力排胶。对于非氧化物陶瓷,则需要持续的惰性气体流进行排胶。


在热力排胶过程中,会释放出气态碳氢化合物。这些碳氢化合物在炉膛中浓缩后会形成爆炸性混合物,因此卡博莱特-盖罗公司(CARBOLITE GERO)开发了先进的安全理念,以确保排胶安全。


在空气中安全排胶

Product对于某些陶瓷或氧化物陶瓷部件的生产,该解决方案是一种安全的空气排胶方法。HTF 和 HB 型窑炉配备有新鲜空气风机和新鲜空气加热器。风机确保排胶工艺所需的空气供应。产生的废气进入后燃烧器进行安全燃烧。


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优点

  • 独立热电偶,监控预热新鲜空气的温度

  • 对称布置的进气阀,使预热后的新鲜空气均匀分布

  • 可选配用于废气燃烧的后燃器,净化废气排放、改善实验室环境

  • 出于安全考虑,软件会限制排胶模式下的加热速度

  • 发生故障时,如:新鲜空气流量不足,自动启动安全机制

  • 新鲜空气风机,可用于快速冷


根据不同用户需求,卡博莱特盖罗可对排胶系统进行各种选配。比如:用户现场有集中的废气处理装置,可不选配尾气燃烧火炬。也可根据需要选配带催化器的尾气处理装置,用于实时监测废气温度,来确认排胶工艺是否完成。


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在保护气体环境及热解环境中安全排胶

Product 而一些非氧化物陶瓷,如:氮化铝,碳化硅等,则需要在惰性气氛环境下排胶。工艺开始前先用惰性气氛吹扫炉膛。产生的废气直接在后燃烧器中燃烧。卡博莱特盖罗提供一系列合适的真空气氛炉,如 GLO 退火炉。


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GLO-MIM系列


优点

  • 尾气燃烧火炬(压缩空气和丙烷气)用于燃烧废气

  • 加热废气出口,避免气化的有机物在管道中冷凝

  • 受控的气流,避免有机物污染炉膛和加热元件

  • 全自动西门子控制系统,全自动运行

  • 用于紧急冲刷的氮气罐。故障或紧急情况时,系统自动启动冲刷程序

  • 工艺前,有预处理和自检程序


对于非氧化物陶瓷排胶,卡博莱特盖罗为客户提供了两种不同的工艺选择:一种是排胶和预烧结方案,主要用于排胶工艺。这种方案适用于刚成型,没有排胶的零件。由于零件有机物含量高,使用热壁炉,如GLO。可避免挥发的有机物冷凝在炉膛,也利于清洁。另一种是针对已经预抽过胶的工艺,需要在烧结前对残余的有机物进一步去除。虽然是少量残余有机物,但工艺如同排胶,安全性要求同样严格。像这类应用可以选择冷壁炉,如HTK系列。


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HTK-MIM系列


关于排胶的小贴士

排胶是先进材料领域重要的步骤,排胶不彻底会直接影响后续工艺质量,原因有以下几点:

  • 烧结过程中有机物的存在会导致结构中的缺陷密度增大。随着炉温的升高,有机物会燃烧并产生气体。这些气体会滞留在结构内部,从而形成高多孔性结构。

  • 未彻底去除的有机物无法使零件达到完全的密度,有机物的存在使陶瓷颗粒无法融合。这是实现全密度部件的必要条件。

  • 零件的机械性能下降。这是因为烧结会改善部件的微观结构,但有机物的存在会阻碍烧结过程。

  • 如果排胶和烧结后仍然含一定量的有机物存在,就会与零件的其他元素发生反应,导致零件熔点和其他一般性能下降。


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弗尔德(上海)仪器设备有限公司隶属全球技术领先者-弗尔德集团旗下,提供最先进的样品处理与分析设备及解决方案。旗下六大品牌:德国Retsch(莱驰)粉碎、研磨、筛分设备,德国Microtrac MRB(麦奇克莱驰)多功能粒度粒形分析仪,Carbolite•Gero(卡博莱特•盖罗)烘箱、高温烘箱、箱式马弗炉、灰化炉、管式马弗炉、气氛马弗炉、真空马弗炉、高温马弗炉及工业定制炉,Eltra(埃尔特)碳/氢/氧/氮/硫元素分析仪,QATM(奥德镁)切割机、镶嵌机、磨抛机、硬度计,ERWEKA制药行业测试设备。


服务于全球无数实验室、制造商和科研机构,是客户最忠实的合作伙伴。弗尔德致力于和客户共同进步成长,为客户提供有效可靠的产品、流程和工艺方法,使其能够更安全、更高效、更持久地发展业务。我们希望通过不懈努力,不断推动技术进步,使世界变得更加健康和安全。

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