アルミナセラミックスの焼結10工程紹介（1-4）
アルミナセラミックスの焼結10工程紹介（1-4）
1.常圧焼結&注意;
常圧焼結とは、材料を加圧せずに大気圧で焼結することを意味し、現在最も一般的な焼結方法です。空気雰囲気下で行う常圧焼結と、一定の特殊ガス雰囲気下で行う常圧焼結とを含む。この方法では焼結温度が高く、炉の要件が高く、エネルギーの無駄が多くなります。&注意;
Al2O3 は融点が高いため、Al2O3 セラミックの製造では、多くの場合、焼結助剤を添加し、液相焼結によって圧縮する必要があります。この方法は一般に、Al2O3 セラミックスの焼結を促進します。Al2O3 セラミックの液相焼結では、化学反応により液相が生成され、拡散と粘性流が促進され、粒子の再配列と物質移動プロセスが実現され、Al2O3 セラミックの焼結温度が低下し、効果的な焼結が促進されます。
大気焼結には外部からの駆動力がないため、セラミック内部の細孔をすべて除去して理論密度に達することは非常に困難です。特殊焼結工程とは、アルミナセラミックスの焼結工程中に焼結駆動力を加え、セラミックスの緻密化を促進する工程です。現在、一般的な特殊焼結プロセスには、主にホットプレス焼結、熱間静水圧プレス焼結、マイクロ波加熱焼結、マイクロ波プラズマ焼結、放電プラズマ焼結などが含まれます。
2. ホットプレス焼結&注意;
ホットプレス焼結では、高温でサンプルに一方向の圧力を加えて、セラミックの完全な緻密化を促進します。15MPaの圧力で焼結すると、従来の焼結に比べてセラミックスの焼結温度が200℃低下し、密度が2%増加し、圧力の増加とともにその傾向は大きくなります。純粋なアルミナセラミックの場合、従来の焼結では1800℃以上の温度が必要です。しかし、20MPaのホットプレス焼結では1500℃しか必要ありません。&注意;
ホットプレス焼結によって加えられる圧力は粒子内の原子の流れを促進し、圧力と表面エネルギーが共に拡散効果を強化する推進力として作用します。ホットプレス焼結は低温で焼結できるため、粒成長が抑制され、緻密で均一、粒径が小さく強度の高いサンプルが得られます。ただし、高すぎたり、厚すぎたり、複雑な形状の製品を生産規模が小さく、コストが高くつくには不向きです。
3. 熱間静水圧プレス焼結
熱間静水圧プレス焼結とは、セラミック素体の全方向に同時に圧力を加えてセラミックの焼結温度を下げる焼結であり、焼結により得られるセラミックは組織が均一で性能が良好です。HIP焼結はセラミックスの焼結温度を下げることに成功し、複雑な形状の製品を得ることができますが、HIP焼結では成形体を事前に封入または仮焼する必要があり、圧力条件も比較的厳しいです。
4.超高圧焼結
超高圧焼結とは、より高い圧力をかけて焼結することです。圧力が高いため、原子の拡散が抑制され、核生成障壁が比較的小さくなります。したがって、高密度のアルミナセラミックス（>98%）であり、より低い温度で高純度の製造が可能です。超高圧焼結プロセスでは、圧力の存在により粒子内の空孔と原子の拡散速度が増加します。圧力と表面エネルギーが共に焼結駆動力として作用し、拡散効果を高めます。超高圧焼結は、通常、結晶粒の異常成長を抑制するために比較的低温で行うだけでよく、高密度で結晶粒径が細かく、均一な分布を有する高純度のアルミナセラミックスが得られます。
