特殊セラミックスを形成するには、乾式プレス、 スリップ鋳造、射出成形、ゲルキャスティングなどの成形法があります。乾式プレスは、バインダー含有量が少ない、乾燥せずに直接焼結できるなどの利点があります。製造プロセスが簡単で、効率が高く、成形体の収縮が小さく、生産が自動化されています。特殊セラミックの製造で最も一般的に使用される方法です。
高密度かつ均一な密度勾配を有するグリーン体の製造方法が研究の焦点です。一般的に、乾式プレス中のグリーン体の密度に影響を与える要因は、乾式プレスプロセスと粉末特性です。
ドライプレス工程の影響
乾式プレス工程とは、主に加圧方法、加圧圧力、加圧速度、保持時間を指します。
加圧方法
乾式プレス成形では、加圧方法に一方向加圧と双方向加圧があり、加圧方法が異なると金型内の圧力の伝達と分布が異なります。
圧力をかける
一般的に、圧力が増加すると、成形体の密度が増加します。特殊セラミックスのプレス工程では、成形体の密度、強度、多孔度に対する圧力の影響は他の要因よりも大きく、焼結後の成形体の性能にも大きな影響を与えます。
圧力が低すぎると、グリーンボディは最大限の密度を達成できず、焼結プロセスに影響を及ぼします。一方、圧力が高すぎると、層割れに似た欠陥が発生する可能性があります。圧力が最適なレベルにある場合にのみ、理想的なグリーンボディを実現できます。
加圧速度と保持時間
加圧速度と保持時間は、圧力の伝達とガスの排出に密接に関係しているため、ブランクの性能に大きく影響します。加圧が速すぎて保持時間が短すぎると、ガスが排出されにくくなります。同様に、圧力が必要な深さまで伝達されないと、適切な緻密化が行われる前に外力が除去され、所望のブランク品質を達成することが難しくなります。ただし、加圧速度が遅すぎて保持時間が長すぎると、生産効率が低下します。したがって、加圧速度と保持時間は、ブランクのサイズ、形状、厚さに応じて調整する必要があります。
研究の主な焦点は、高密度で均一な密度勾配を持つグリーンボディを準備する方法です。一般的に、乾式プレス中のグリーンボディの密度に影響を与える要因には、乾式プレスプロセスと粉末特性が含まれます。
ドライプレス工程の影響
乾式プレス工程とは、主に加圧方法、加圧圧力、加圧速度、保持時間を指します。
乾式プレス成形では、加圧方法に一方向加圧と双方向加圧があり、加圧方法が異なると金型内の圧力の伝達と分布が異なります。
粉末の特性とは、主に粒子サイズ、粒子粒度、結合剤および水分含有量、粉末の流動性を指します。
粒子サイズと粒子等級
同じ圧力下では、粒子サイズの大きい粉末の圧粉体密度は高くなり、粒子サイズの小さい粉末の焼結密度は高くなります。同じ粒子サイズの粉末の場合、圧力が高くなると圧粉体密度と焼結密度の両方が増加します。したがって、粒子サイズを大きくすることは、圧粉体密度の向上に効果的です。
バインダーと水分含有量の影響
特殊セラミックを乾式プレスする場合、セラミック粉末をまず要件に合わせて造粒し、次に造粒粉末をプレスして成形体を形成します。造粒粉末の特性（擬似粒子の形状、サイズ、サイズ分布、流動性など）は、最終的にセラミック成形体の密度に影響します。バインダー含有量も造粒粉末の性能に重要な役割を果たします。特殊セラミックの乾式プレス中、バインダーは主に結合剤として機能し、擬似粒子の粒子サイズを大きくし、粒子の強度を高めます。
造粒工程でバインダー含有量が高すぎると、スラリーの粘性係数が増加し、噴霧噴霧角度が小さくなります。これにより、乾燥および造粒後に液滴が凝集し、粒度分布が広く流動性の悪い粉末になります。その結果、乾式プレス中に高密度のグリーンボディを得ることが困難になります。逆に、バインダー含有量が低すぎると、グリーンボディの強度が処理要件を満たさなくなります。
水分含有量も成形体の密度に大きく影響します。水分含有量が高すぎると乾燥収縮が大きくなり、成形体のサイズ制御が難しくなります。また、成形時に粉末が金型に付着し、成形体の密度に悪影響を与える可能性があります。一方、水分含有量が低すぎると、造粒粉末の粉砕性能が妨げられ、高密度の成形体を得ることが難しくなります。
粉末流動性
優れた流動性により、特殊セラミックスの乾式プレス時に粒子間の内部摩擦が最小限に抑えられ、粉末が金型の隅々までスムーズに充填されます。これにより、粉末の充填密度も高まり、低圧力で緻密で均一なセラミック体を形成できます。
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