세라믹성형기법

세라믹 성형 기법은 세라믹을 형성하는 방법인데, 찻주전자 등 식기류부터 컴퓨터 부품 등 엔지니어링 세라믹에 이르기까지 모든 것을 만드는 데 쓰인다. 도예 기술에는 도예가의 수레바퀴, 슬립 캐스팅 등 많은 것들이 포함된다.

세라믹 원료를 복잡한 모양으로 만드는 방법은 여러 기술 분야에서 바람직하다. 예를 들어, 이러한 방법은 세라믹 원료의 가루로부터 열엔진 구성품, 환열기 등과 같은 첨단 고온 구조 부품을 생산하기 위해 필요하다. 이 생산 공정을 통해 생산된 대표적인 부품으로는 스테인리스강, 청동, 복잡한 절삭공구, 플라스틱 몰드 공구 등이 있다. 대표적인 재료로는 목재, 금속, 물, 석고, 에폭시와 STL, 실리카, 지르코니아 등이 있다.

이 생산 작업은 치수 안정성, 표면 품질, 밀도 및 균일성을 갖춘 공구를 제공하는 것으로 잘 알려져 있다. 예를 들어, 슬립 주조 공정에서 주조 부품은 첨가물이 거의 없는 고농도 원료를 사용하므로 균일성이 개선된다. 그러나 또한 석고 주형은 주입된 슬립에서 물을 끌어내어 주형 표면에서 주물을 형성한다. 이것은 빽빽한 깁스를 이루고 있다.

슬립 주조

세라믹을 만드는 많은 조형 기법이 있지만 한 가지 예가 슬립 캐스팅이다. 이것은 슬립이나 액체 점토를 석고 틀에 붓는 곳이다. 슬립의 물은 석고 주형 벽으로 빨려 들어가 단단한 점토 안쪽 층을 남기는데, 이 층은 빠르게 굳는다. 건조하면 고체 점토도 제거될 수 있다. 슬립 주조에 사용되는 슬립은 종종 슬립을 부드럽게 하기 위해 추가적인 물의 필요성을 감소시키는 물질로 액화된다(크레이징을 원하지 않는 경우). 이것은 많은 양의 물이 마를 때 발생하는 과도한 수축 현상을 방지한다. 또 다른 접근법은 아이템을 천천히 건조시키는 것이다.^[1]

슬립-캐스팅 방식은 주물 부분이 첨가물이 거의 없는 높은 농도의 세라믹 원료인 만큼 유압 주조 등 다른 세라믹 주조 기법보다 고순도 세라믹 원료를 주조할 때 우수한 표면 품질, 밀도, 균일성을 제공한다. 슬립은 물이나 알코올 등 액체에 분무제, 계면활성제, 바인더 등 이차 물질이 소량 함유된 미세한 원료 분말을 중단시키는 것이다. 도자기 슬립 주조 기법은 석고 블록이나 플라스크 주형을 사용한다. 석고 주형은 주입된 슬립에서 물을 끌어와 압축하여 주형을 성형 표면에서 주조물을 형성한다. 이것은 유해한 공기의 간격을 제거하고 최종 변질 과정에서 수축 현상을 최소화하는 밀도 높은 깁스를 형성한다.

적층 제조

소량으로 복잡한 형상을 생산하는 경우 적층 제조(AM)는 효과적인 접근법을 나타내며, 상당한 연구 개발의 대상이다. 고분자 재료의 적층 제조와 달리 도자기의 AM 범위는 재료 가공의 난제로 인해 상당히 제한적이다. 도자기의 AM을 위해 상업적으로 이용할 수 있는 장비는 대부분 가루 층을 층층이 쌓는 것에 의존하며 비용 효율성이 거의 없다. 그러나 세라믹 제품을 가공하는 데 어려움이 있다는 것은 생산량이 너무 적어 슬립 주조 공법용 금형을 안정적으로 생산할 수 없는 상황에서 AM 기법이 매력적일 수 있다는 것을 의미한다. 특히 스테레오리스토그래피를 포함한 기법을 사용한 프리세라믹 폴리머에서 나온 세라믹 세라믹의 적층 제조와 폴리머 유도 세라믹을 산출하기 위한 후속 열분해법은, 부가적으로 제조된 세라믹의 도자기의 도전에 대처하기 위한 새로운 접근방식을 나타낸다. ^[2]

세라믹 쉘 주물

실리카, 지르코니아 및 기타 내화재를 사용한 세라믹 쉘 주조 기법은 현재 금속 부품 업계에서 '넷 주조'에 사용되고 있으며, 용해된 금속 주물을 위한 정밀 쉘 몰드를 형성하고 있다. 이 기술은 주형 껍질 층을 쌓기 위한 연속적인 습식 디핑 및 건조 파우더 코팅 또는 스투코를 포함한다. 일반적으로 쉘 주조 방법은 치수 안정성으로 알려져 있으며 용해된 금속 주물에서 항공우주 및 기타 산업용 순주조 공정에서 많이 사용된다. 자동화된 시설은 나무, 대형 슬러리 믹서, 유체 분말 침대에 여러 개의 왁스 패턴을 사용하여 자동 디핑을 한다.

테크니컬 세라믹스

가공용으로 준비된 건조 분말에서 기술 세라믹 소재를 형성할 때 필요한 형상을 형성하는 방법은 재료 준비 방법과 구성 부품의 크기 및 모양에 따라 달라진다. 건조 분말 형성을 위해 준비된 재료는 가장 일반적으로 필요한 힘과 분말 충전 깊이를 위해 선택된 기계 또는 유압 분말 압축 프레스에서 "건조"를 눌러 형성된다. 드라이 파우더는 다이 내 비탄성강 또는 텅스텐 카바이드 인서트에 자동으로 배출되어 펀칭 후 다이 형상으로 분말을 압축한다. 부품이 커서 균일한 압착 밀도에 적합하게 압력 전달이 불가능한 경우 등가압 누름을 사용할 수 있다. 분말을 이등분할 때 분말은 주형 역할을 하는 유연한 막의 형태를 취하여 압착 분말의 모양과 크기를 형성한다. 이소스타틱 압력은 스파크 플러그 또는 모래 송풍 노즐용 세라믹 절연체와 같은 부품에 대해 고속, 고출력 자동 누름 또는 작동에 훨씬 수동적이지만 특히 2차적으로 절단되거나 형성되는 큰 가공 가능 빈칸이나 빈칸에 적합한 느린 작동 "습기 백" 누름일 수 있다. 마지막 단계까지의 작전

길이 대 직경 비율이 매우 큰 기술 세라믹 부품이 필요한 경우 압출이 사용될 수 있다. 세라믹 압출기에는 두 가지 유형이 있는데 하나는 피스톤 타입으로, 하나는 피스톤 타입으로 램을 밀어넣고, 램은 재하된 재료 실린더를 통해 세라믹을 밀어 압출물을 형성하는 다이(Die)를 통과한다. 두 번째 유형의 압출기는 나사 또는 오거 유형으로, 나사가 회전하면서 재료가 다이(die)를 통과하도록 하여 부품을 다시 형성한다. 두 가지 압출 유형 모두에서 원료는 공정에서 물질의 흐름을 허용하고 유도할 수 있도록 가소성화해야 한다.

복잡한 기술 세라믹 부품은 일반적으로 분사 몰딩 프로세스 또는 "핫 왁스 몰딩"을 사용하여 형성된다. 둘 다 열에 민감한 가소제를 사용하여 물질이 다이 안으로 흐를 수 있다. 그런 다음 주사위로부터 제거하기 위해 부품을 빠르게 냉각시킨다. 세라믹 사출 몰딩은 플라스틱을 만들기 위해 다양한 폴리머를 사용하는 플라스틱 사출 몰딩과 흡사하다. 뜨거운 왁스 몰딩은 주로 파라핀 왁스를 사용한다.

기타 기법

또한 집게, 부드러운 슬래브, 딱딱한 슬래브, 코일 시공 등 전통적인 수공법이 몇 가지 있다.

다른 기술들은 종이클레이 슬립을 통해 동물이나 인공 양모섬유를 꿰매서 물질 층을 쌓는 것을 포함한다. 그 결과는 형태에 포장을 하거나, 자르고, 말리고, 나중에 액체와 부드러운 종이클레이로 결합될 수 있다.

매우 얇은 세라믹 소재를 형성할 때는 일반적으로 "테이프 주물"을 사용한다. 여기에는 슬립(강도를 주기 위해 폴리머 "바인더"가 들어 있는 것)을 움직이는 캐리어 벨트에 붓고, 고정된 "닥터 블레이드" 밑으로 통과시켜 두께를 조절하는 것이 포함된다. 이동 슬립은 공기 중에 건조되고, 이렇게 형성된 "테이프"는 캐리어 벨트에서 벗겨져 직사각형 모양으로 자른 후 추가로 처리된다. 전도성 금속 분말 층과 교대로 최대 100개의 테이프 층을 쌓을 수 있다. 그런 다음 폴리머를 제거하여 "다중기" 캐패시터, 센서 등을 만들기 위해 소결("소화")한다. D에 의하면. 미국 세라믹 소사이어티의 W. 리커슨은 매일 10억개 이상의 콘덴서가 생산된다. (일반 휴대폰에는 100개 정도, 일반 자동차에는 1000개 정도 있다.)

젤 주물은 공학적 세라믹을 만드는 데 사용되는 또 다른 기술이다.

참고 항목

• 세라믹 몰드 주물
• 분필웨어

참조