ما هي حبيبات المسحوق الخزفي Si3N4؟

يتمتع سيراميك نيتريد السيليكون (Si3N4) ب خصائص ميكانيكيةممتازة مثل القوة العالية والصلابة العالية والمتانة الجيدة للكسر وخصائص التشحيم الذاتي الفريدة، والتي أصبحت نقطة بحثية ساخنة للسيراميك عالي الأداء.

مساحيق سيراميك Si3N4 هي المواد الخام الرئيسية لتحضير سيراميك Si3N4. وتعتبر طريقة تحبيب المساحيق هي الخطوة الرئيسية التي تؤثر على خصائص السيراميك، والتي لها تأثير مهم على الكثافة والخصائص الميكانيكية لمنتجات سيراميك Si3N4 النهائية. ولذلك، من الأهمية بمكان بالنسبة لتحضير سيراميك Si3N4 عالي الأداء دراسة طريقة معالجة التحبيب لمسحوق Si3N4 واختيار أفضل مخطط لمعالجة المسحوق وفقًا لحالة الإنتاج الفعلية.

طريقة التحبيب لمساحيق سيراميك نيتريد السيليكون

في الإنتاج الصناعي، تشمل طرق التحبيب لمساحيق السيراميك Si3N4 بشكل أساسي التحبيب الجاف بالأسطوانة، والضغط المتساوي البرودة والتحبيب بالرش. بالمقارنة مع مساحيق سيراميك الأكسيد الأخرى، فإن سيراميك Si3N4 أكثر حساسية لدرجة الحرارة أثناء عملية التلبيد، لذلك فإن لها متطلبات أعلى على حجم جزيئات المسحوق واتساق التشكل السطحي.

1. التحبيب الجاف بالدلفنة الجافة

تشير عملية التحبيب الجاف بالأسطوانة الجافة إلى عملية البثق الجاف التي يتم فيها ضغط محتوى الماء أقل من 10% من مسحوق السيراميك Si3N4 في صفيحة، ثم يتم تحويل المادة على شكل كتلة إلى مادة حبيبية بما يتماشى مع متطلبات الاستخدام من خلال عملية التكسير والتحبيب والغربلة. يعتمد التحبيب الجاف بالأسطوانة الجافة بشكل أساسي على الضغط الخارجي لجعل المسحوق من خلال اثنين بدلاً من ضغط فجوة الأسطوانة الدوارة إلى ورقة. في عملية الدرفلة، يمكن أن تزيد الكثافة الفعلية للمادة بمقدار 1.5-3 مرات، وذلك لتلبية متطلبات قوة معينة.

تتمثل مزايا تقنية التحبيب الجاف بالأسطوانة الجافة في كفاءة التحبيب العالية وتكلفة الإنتاج المنخفضة. بالمقارنة مع التحبيب بالرش، فإن التحبيب بالضغط الجاف يتطلب محتوى رابط أقل.

2. التحبيب بالضغط المتساوي الضغط على البارد

يشير التحبيب بالضغط المتساوي التثبيتي البارد إلى عملية التحبيب التي يتم فيها وضع مسحوق السيراميك Si3N4 في قالب محدد ثم يوضع في معدات الضغط المتساوي التثبيتي البارد ليتم ضغطه في فراغ من خلال عملية الضغط المتساوي التثبيتي البارد ثم يتم تكسيره وغربلته بواسطة الكسارة. وتتمثل ميزة التحبيب بالضغط المتساوي الضغط المتساوي الضغط على البارد في أنه يستفيد من عدم انضغاطية الوسط السائل والانتقال المنتظم للضغط بحيث يمكن ضغط العينة بشكل موحد من جميع الاتجاهات لضمان الضغط المنتظم والثابت في جميع اتجاهات المسحوق.

3. التحبيب بالرذاذ

يشير التحبيب بالرذاذ إلى طريقة التحبيب التي يتم فيها رش الملاط المختلط مباشرة في الهواء الساخن وتجفيفه بسرعة للحصول على جزيئات مسحوق كروية ذات أشكال منتظمة. وعادةً ما يتم استخدام معدات التحبيب بالرش بالطرد المركزي أو بالضغط لخلط ملاط Si3N4 وتحبيبه في نفس الوقت، بحيث يتم توزيع مسحوق Si3N4 بالتساوي. وبالتالي، تم تحسين كروية جسيمات Si3N4 وسيولة المسحوق، وتم تحسين توزيع حجم الجسيمات للمسحوق. تم تحضير مساحيق Si3N4 الكروية ذات التوحيد والاتساق العاليين من خلال تحسين معلمات عملية التحبيب بالرش. وتؤثر عوامل مثل درجة الحرارة والضغط وسرعة التغذية ووقت الخلط ونوع المادة الرابطة تأثيرًا مهمًا على حجم وتشتت مسحوق Si3N4 بعد التحبيب.

وتتمثل مزايا عملية التحبيب بالرذاذ في أنها يمكن أن تتجنب التكتل وفصل الترسيب للمكونات في الملاط، والحفاظ على التوحيد الأصلي للملاط والحصول على توزيع موحد لحجم الجسيمات وسيولة جيدة. يمكن لتقنية التحبيب بالرش تحقيق الإنتاج التلقائي المستمر، وتحسين كفاءة الإنتاج وتقليل تلوث الغبار. يمكن أن يؤدي تطبيق تقنية التحبيب بالرذاذ إلى تحسين كثافة وتوحيد الفراغ، بالإضافة إلى أداء التلبيد للفراغ. لقد تم استخدام تقنية التحبيب بالرش على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية والمعادن والسيراميك والأسمنت والأغذية والأدوية والمجالات الصناعية الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك، يعد اختيار المادة الرابطة أيضًا عاملاً مهمًا في عملية التحبيب بالرذاذ. في الوقت الحاضر، تشمل المواد اللاصقة شائعة الاستخدام لتحبيب الرذاذ راتنج الفينول وكحول البولي فينيل. إن جلايكول الإيثيلين قابل للذوبان بسهولة في الإيثانول ويمكن خلطه بالكامل بواسطة مطحنة الكرة المتدحرجة. بعد المعالجة، تكون جزيئات المسحوق متجانسة وذات كروية جيدة ونشاط تلبيد عالي.

يمكن أن نرى من تقنية تحبيب مسحوق السيراميك Si3N4 أن هندسة ما بعد المعالجة للمسحوق هي هندسة نظام تشمل العديد من الوحدات متعددة التخصصات ومتعددة الفئات. وكصناعة جديدة، يجذب تحبيب المسحوق المزيد والمزيد من الاهتمام. ومع التطور السريع للتكنولوجيا ومعدات التحبيب، تم استخدام تحبيب المسحوق على نطاق واسع.

- نهاية -

نبذة عن المؤلف

كاثي مونتانيز هي عالمة مشروع في Stanford Advanced Materials (SAM). عملت سابقًا كأستاذة أبحاث في كلية علوم وهندسة المواد بالجامعة، وهي الآن مسؤولة عن اختبار الأداء والتوجيه الفني لمنتجات SAM مثل المعادن المقاومة للحرارة والسيراميك والبوتقات المختبرية وقضبان الطحن وما إلى ذلك.