실험실용 핫 프레스는 AlON 가공에 필수적입니다. 이는 적층된 그린 테이프에 동시 축 압력과 열(일반적으로 약 100°C)을 가하기 때문입니다. 이 특정 조합은 재료 내의 유기 바인더와 가소제를 열가소성 상태로 만들어 개별 층이 단일하고 응집력 있으며 고밀도의 그린 바디로 융합되도록 합니다.
온간 압축은 유기 바인더의 열가소성 특성을 활성화하여 쌓인 층 사이의 물리적 경계를 제거하고, 개별 인터페이스를 균질하고 촘촘하게 채워진 구조로 대체합니다.
온간 압축의 메커니즘
바인더 활성화
이 맥락에서 핫 프레스의 주요 기능은 열 활성화입니다.
AlON 그린 테이프를 약 100°C로 가열함으로써 기계는 유기 바인더와 가소제를 목표로 합니다.
이 온도에서 이러한 첨가제는 열가소성 상태로 전환되어 분해되지 않고 부드럽고 유연해집니다.
층간 인터페이스 제거
바인더가 유연해지면 가해진 축 압력이 쌓인 층을 함께 밀어냅니다.
이는 층 경계에 걸쳐 물리적 맞물림과 확산을 촉진합니다.
결과는 "층간 인터페이스"가 완전히 제거되는 것으로, 이는 스택이 별도의 시트의 샌드위치가 아니라 단단한 블록처럼 작동한다는 것을 의미합니다.
미세 구조 균일성 향상
단순한 결합을 넘어 온간 프레스는 그린 바디의 내부 구조를 크게 향상시킵니다.
압력은 느슨한 입자가 재배열되어 빈 공간을 채우고 냉간 조건보다 더 촘촘하게 패킹되도록 합니다.
이는 성공적인 소결의 중요한 전제 조건인 초기 밀도와 미세 구조 균일성을 높입니다.
공정 민감도 이해
온도 균형
열은 필요하지만 정밀도가 가장 중요합니다.
온도는 흐름을 촉진하기 위해 바인더의 유리 전이점 또는 열가소성 범위에 도달하기에 충분해야 합니다.
그러나 과도한 열은 유기 성분을 조기에 분해하거나 제어되지 않은 변형을 유발할 수 있습니다.
압력 분포
압력 적용은 최종 재료의 무결성에 치명적인 잔류 내부 공기 방울을 제거하는 데 도움이 됩니다.
그러나 압력은 균일해야 합니다.
불균일한 축 압력은 밀도 구배를 유발하여 후속 소성 단계에서 뒤틀림이나 균열을 일으킬 수 있습니다.
목표에 맞는 선택
AlON 적층 그린 바디로 최상의 결과를 얻으려면 특정 가공 목표를 고려하십시오.
- 광학 선명도가 주요 초점이라면: 최종 세라믹의 산란 중심을 방지하기 위해 층간 인터페이스 제거를 우선시하십시오.
- 치수 안정성이 주요 초점이라면: 소결 중 수축을 최소화하기 위해 입자 패킹 밀도가 최대화되었는지 확인하십시오.
온간 압축은 느슨한 적층물을 소결 준비가 된 통일되고 고품질의 전구체로 전환하는 결정적인 단계입니다.
요약 표:
| 특징 | AlON에 대한 온간 압축 영향 |
|---|---|
| 온도 (~100°C) | 유기 바인더를 부드럽고 열가소성 상태로 활성화합니다. |
| 축 압력 | 층 경계에 걸쳐 물리적 맞물림과 확산을 강제합니다. |
| 층간 인터페이스 | 제거되어 쌓인 층을 균질한 블록으로 전환합니다. |
| 그린 바디 밀도 | 입자 재배열 및 빈 공간 채우기를 통해 증가합니다. |
| 최종 품질 | 소결 중 광학 선명도가 향상되고 수축이 감소합니다. |
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참고문헌
- Feng Zhao, Tien‐Chang Lu. Highly-transparent AlON ceramic fabricated by tape-casting and pressureless sintering method. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.065
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