Erfahren Sie in einem Artikel die Geheimnisse des Formens, Sinterns und der Formkontrolle von Zirkonoxid und Siliziumnitrid

2026-05-21

1. Grundlegender Prozess des industriellen Keramikproduktionsprozesses

Bei der Herstellung von Industriekeramik (auch Hochleistungskeramik oder technische Keramik genannt) handelt es sich um einen aufwändigen Prozess, bei dem lose anorganische nichtmetallische Pulver in Präzisionsteile mit hoher Festigkeit, Verschleißfestigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit oder besonderen elektrischen Eigenschaften umgewandelt werden. . Der standardmäßige Kernherstellungsprozess umfasst normalerweise Folgendes Fünf Hauptbühnen.

Pulverzubereitung Hochreine Rohstoffe präzise vermischen. Damit das Pulver beim anschließenden Formen eine gute Fließfähigkeit und Bindungskraft aufweist, ist es notwendig, eine angemessene Menge an organischem Bindemittel, Gleitmittel und Dispergiermittel hinzuzufügen. Nach Hochleistungsmischung in der Kugelmühle und Sprühtrocknung entsteht ein granuliertes Pulver mit gleichmäßiger Partikelgrößenverteilung.
Es bildet sich ein grüner Körper Je nach geometrischer Form und Massenproduktionsmaßstab des Produkts wird das granulierte Pulver mechanisch in die Form gepresst oder eingespritzt. Zu den wichtigsten Formverfahren gehören Trockenpressen und kaltisostatisches Pressen ( CIP ), Keramikspritzguss ( CIM ) und Tapecasting.
Grüne Verarbeitung und Entbinderung Der gebildete Grünkörper enthält eine große Menge organischer Bindemittel. Vor dem formellen Sintern muss es in einen Entbinderungsofen gegeben und langsam an der Luft erhitzt werden, um eine Pyrolyse oder Verflüchtigung (Entfettung) zu bewirken. Die Härte des Grünkörpers nach dem Entbindern ist gering und eine mechanische Vorbearbeitung wie Bohren und Schneiden ist einfach durchzuführen.
Hochtemperatursintern Dies ist ein entscheidender Schritt zur Erzielung der endgültigen mechanischen Eigenschaften der Keramik. Der entbundene Grünkörper wird in einen Hochtemperatur-Sinterofen gegeben. Zwischen den Körnern kommt es zu Stoffaustausch und Bindung. Die Poren werden nach und nach entladen. Der Grünkörper erfährt eine starke Volumenschrumpfung und erreicht schließlich eine Verdichtung.
Präzisionsbearbeitung und Inspektion Da Keramik nach dem Sintern eine extrem hohe Härte aufweist (normalerweise die zweitgrößte nach Diamant) und einen gewissen Grad an Sinterverformung aufweist, müssen sie, wenn sie Maßtoleranzen im Mikrometerbereich oder eine Oberflächenrauheit auf Spiegelebene erreichen wollen, durch Diamantschleifscheiben und Schleifpasten hart formuliert und präzise bearbeitet werden und schließlich eine umfassende Qualitätsprüfung durch hochpräzise Instrumente wie dreidimensionale Koordinaten durchführen.

2. Vergleich der Prozesseigenschaften zwischen Zirkonoxid und Siliziumnitrid

Zu den modernen Hochleistungsstrukturkeramiken zählen Zirkonoxid und Siliziumnitrid Es sind zwei Systeme vertreten. Ersteres ist eine typische Oxidkeramik mit ausgezeichneter hoher Zähigkeit und Ästhetik; Siliziumnitrid Es handelt sich um eine nichtoxidische Keramik mit hoher kovalenter Bindung und weist eine hervorragende Leistung in Bezug auf Härte, Thermoschockstabilität und Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen auf. Nachfolgend finden Sie einen Vergleich der wichtigsten Parameter des Produktionsprozesses beider.

Prozessdimension	Zirkonoxidkeramik (ZrO₂)	Siliziumnitrid陶瓷 (Si₃N₄)
klassisch Sintertemperatur Abschluss	1350°C - 1500°C Die Verdichtung kann unter normaler Luftdruckatmosphäre durchgeführt werden, und die Ausrüstungskosten sind niedrig.	1700°C - 1850°C Beim Luftdrucksintern muss Hochdruckstickstoff (1–10 MPa) eingeführt werden, um die Zersetzung bei hoher Temperatur zu verhindern.
Kontrolle der Linienschrumpfung	20 % – 22 % (groß und stabil) Die Pulverpackungsdichte ist gleichmäßig und die Berechnung des Formverstärkungsfaktors ist äußerst regelmäßig.	15 % – 18 % (relativ gering, aber sehr volatil) Beeinflusst durch die Diffusion und Phasenänderungsgeschwindigkeit von Flüssigphasenadditiven ist die Technologie zur Größenkontrolle schwierig.
Phasenwechsel und Lautstärkeeffekte	Es liegt Phasenwechselstress vor Beim Abkühlen wandelt sich die tetragonale Phase mit einer Volumenausdehnung von 3–5 % in die monokline Phase um und es müssen Stabilisatoren wie Yttriumoxid eingebracht werden, um eine Rissbildung zu verhindern.	Phasenwechselmodifikation Während des Sinterns wandelt sich die α-Phase in die β-Phase um und bildet eine ineinandergreifende, säulenförmige, verflochtene Kristallstruktur, die die Zähigkeit der Matrix erheblich verbessern kann.
Mainstream-Formverfahren	Trockenpressen/kaltisostatisches Pressen, Keramikspritzguss (CIM) Das Pulver hat eine hohe Dichte, gute Fließfähigkeit, lässt sich leicht verdichten und ermöglicht die Massenproduktion spezieller Formen.	Kaltisostatisches Pressen (CIP), Formen Die Eigendichte des Pulvers ist gering, flockig und schwer zu verdichten, daher wird häufig multidirektionales Hochdruck-CIP eingesetzt.

��Industrielle Landungsproduktionstipps: Das Herzstück der industriellen Keramikherstellung liegt darin Perfekte Übereinstimmung zwischen „Temperatur-Zeit-Kurve“ und „Schrumpfkompensation“. Die Schwierigkeit von Zirkonoxid liegt hauptsächlich in der superharten Schleifphase nach dem Sintern (hoher Werkzeugverlust und geringer Wirkungsgrad); während die Kernbarriere von Siliziumnitrid in seinem rigorosen Ultrahochtemperatur-Luftdruck-/heißisostatischen Press-Sinterprozess und der vertraulichen Formel von Sinterhilfsmitteln für den Stofftransfer kovalenter Bindungen in der flüssigen Phase mit niedrigem Schmelzpunkt liegt.

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