Seramik malzemelerin şekillendirilmesi

Transkript

1 Seramik malzemelerin şekillendirilmesi

2 Şekillendirmede kullanılan yöntemler Kuru şekillendirme Kuru presleme Soğuk izostatik presleme [CIP (Cold Isostatic Pressing)] Sıcak izostatik presleme [HIP (Hot Isostatic Pressing)] Yaş Şekillendirme (slip döküm) Yarı yaş şekillendirme Serbest şekillendirme El tornasında çevirme Yarı otomatik tornalar Otomatik tornalar Ekstrüzyon Enjeksiyon Şerit Döküm (Tape Casting, Doktor Blade) Presleme Deri sertliğinde şekillendirme Plazma sprey teknolojisiyle ile şekillendirme

3 Şekillendirmede kullanılan yardımcı malzemeler Bağlayıcılar : Pişmemiş yaş haldeki ürüne mukavemet kazandırmak amacı ile ilave edilirler. (organikler (PVA), reçineler ( fenolik reçine), alkaliler (cam suyu), inorganikler (kil vb.)). Yağlayıcılar: Presleme esnasında tozlar arasındaki sürtünmeyi azaltmak ve tane yüzeyinde ince bir film oluşturarak tanelerin birbirine ve kalıp yüzeylerine karşı kayganlaştırılarak rahat hareket etmelerini sağlamak amacıyla ilave edilirler. Ör. Aluminyum stearat, talk, Kayganlaştırıcı yağlar, Mg, Zn, Ba ve Al Tuzları. Elektrolitler: Masselerin reolojik davranışlarını etkilemek amacıyla akışkanlaştırma, bilhassa kil ihtiva eden masselerde elektrolit kullanımı, Deflokülantlar, flokulantlar Plastikleştiriciler : Plastisiteyi arttırmak ve ıslatma özelliklerini iyileştirmek amacıyla ilave edilirler. Ör. PEG

4 ELEKTROLİT KATKILAR Özellikle kil içeren masselerde elektrolitler kil tane yüzeyinin elektriksel yük durumunu etkileyebilmektedirler. 1. Deflokulantlar (dağıtıcılar) taneleri disperse ederek birbirinden uzaklaştırır ve yüksek katı madde oranında süspansiyonun akmasını sağlar, çökme esnasında iyi bir paketlenme gerçekleşir. Kil tane yüzeyi bir değerlikli katyonlarla kaplandığı zaman olmaktadır. 2. Flokulantlar (salkımlaştırıcılar) tanelerin sınırlı oranda birbirine tutunmasını sağlayarak süspansiyonun koyu bir kıvam almasını sağlamaktadırlar, çökme esnasında taneler salkım oluşturarak askıda kalmakta. Kil tane yüzeyi iki değerlikli katyonlarla kaplandığı zaman olmaktadır.

5 Başlıca inorganik deflokulantlar (Peptizatör) Soda: Na 2 CO 3, Kristal soda: Na 2 CO 3.10H 2 O, Sodyum hidroksit: NaOH, Sodyum aluminat: Na 2 Al 2 O 4, Na-Fluorid: NaF Lityum hidroksit: LiOH, Lityum karbonat: Li 2 CO 3 Sodyum fosfatlar: Na 2 H 2 P 2 O 7, Na 3 HP 2 O 7, Na 4 HP 2 O 7, Na 6 P 4 O 13, (NaPO 3 )nh 2 O Sodyum pirofosfat: Na 4 P 2 O 7, Kristal sodyum pirofosfat: Na 2 P 2 O 7.10H 2 O Sodyum metafosfat: NaPO 3 Amonyum oxalat: (NH 4 ) C 2 O 4.H 2 O, Na-oxalat: Na 2 (COO) 2 Na-Cam suyu: Na 2 O.3,3SiO 2 Sodyumpolifosfat (NaPO 3 )n, Potasyum tuzları hidroskopik özelliklerinden dolayı pek tercih edilmezler.

6 Başlıca organik deflokulantlar Poly(acrylonitril) ( PAN) Poly(oxyethylen) (POE) Poly(ethylen) (PE) Poly(propylen) (PP) Poly(vinylchlorid)(PVC) Poly(methylmetacrylat ) (PMMA)

7 Başlıca inorganik flokülantlar (salkımlaştırıcılar) Ca ve Mg bileşikleri Ca(OH) 2 CaB 2 O 4.6H 2 O CaSO 4.2H 2 O MgCl 2.6H 2 O, Mg 3 B 7 O 3 Cl, MgSO 4.H 2 O Asetik Asit: CH 3 COOH Borikasit: H 3 BO 3 ve ticari isimleri altında satılan çeşitli katkılar.

8 Bağlayıcılar Bağlayıcılar, tozları bir arada tutarak kolay şekil almayı, seramik malzemenin yaş mukavemet kazanmasını, kurutma ve sinterleme prosesi sırasında şeklinin bozulmamasını ve dağılmamasını sağlar. Bağlayıcılar organik ve inorganik esaslı bağlayıcılar olmak üzere iki türlüdür. Organik bağlayıcılara örnek olarak balmumu ve reçine gösterilebilir. Bu maddeler suda çözünmedikleri için ıslak proseslerde şekillendirme için uygun değillerdir. Ergime ve enjeksiyonla şekillendirmede kullanılırlar. Organik bağlayıcılar şekillendirme esnasında yanarak ortamdan uzaklaşırken inorganik bağlayıcılar yapıda kalarak seramiğin bir bileşeni haline gelirler.

9 Seramik masse hazırlama Seramik hammaddelerinin ayrı veya karışım halinde şekillendirmeye uygun bir kıvamdaki masse haline getirilmesi için uygulanan tüm işlemler Seramik Masse Hazırlama olarak tanımlanmaktadır. Bu kapsamda genel olarak uygulanan başlıca işlemler: Kırma, Öğütme, Tane gruplarına ayırma, Suyunu azaltma veya tamamen kurutma, Dozajlama, Karıştırma, Granül haline getirme, Stoklama ve taşıma. Hazırlama proses akım gidişatı genelde ön görülen şekillendirme yöntemine bağlı olarak oluşturulmaktadır. Kaba seramik mamulleri üretiminde kuru yöntem yani kuru kırma ve öğütme yapılırken, ince seramik mamulleri üretiminde sulu yöntem uygulanmaktadır. Kaba seramiklerde ortalama tane boyutu birkaç mm ye varan tanelerle masse hazırlanırken (heterojen bünye), ince seramiklerde massenin en azından 100 μm nin (0,1 mm) altına öğütülmesi gerekmektedir (homojen bünye). Sulu olarak öğütülmüş massedeki su miktarı, plastik veya dökümle şekillendirme için kısmen veya kuru presleme için nerdeyse tamamen düşürülmektedir.

10 Geleneksel seramiklerin üretimi Sert(özsüz) hammadeler, (Kuvars, Feldispat, Mermer) Suda açılabilen hammaddeler (Kil, Kaolen) Bilyalı değirmenlerde öğütme Tanklarda su ile açma Elektrolit ilavesi Elek ve manyetik ayırıcı Karıştırma havuzu ve stok Sprey kurutucu Döküm için çamur Filter pres Makarna pres Kurutucu Alçı içinde şekillendirme Yaş press için çamur Burgulu vakum pres Presle şekillendirme Kurutma

11 Kurutma Bisküvi pişirimi ( o C) Rutuj Sırlama Sır pişirimi ve sinterleme Taşlama Paketleme ve ambalaj Dekor pişirimi (800 o C) Dekorlama

12 Seramik tozların hazırlanması Parçalama (crushing) Jaw crushing Roll crushing

13 Öğütme Roller mill

14 Yaş şekillendirme (Slip casting) Open-air molding

15 Yaş şekillendirme(slip Casting) Casting between two molds

16 El tornasında şekillendirme El tornasında şekillendirme ile üretilmiş seramik

17 Kuru presleme Filling Mould Compaction Green part ejected - then sintered

18 Soğuk izostatik presleme (CIP)

19 Sıcak izostatik pres (HIP)

20 Ekstrüzyon Piston tip ekstrüder Vida tip ekstrüder

21 Boşluklu tüplerin üretimi için ekstrüzyonda kullanılan bir kalıp örneği

22 Ekstrüzyonla şekillendirmede kullanılan katkılar

23 Ekstrüzyonla üretilmiş parçalar Parçanın ekstrüzyondan çıkışı

24 Enjeksiyon kalıplama yöntemi (injection molding)

25 Enjeksiyon kalıplama Yüksek basınçlı enjeksiyon kalıplama cihazlarının şematik gösterimi

26 Enjeksiyon kalıplamada parça üretim sırasında basınçların gösterimi.

27 Enjeksiyon kalıplamada kullanılan katkılar

28 Orta basınçlı enjeksiyon kalıplama cihazlarının şematik gösterimi

29 Düşük basınçlı enjeksiyon kalıplama cihazlarının şematik gösterimi

30 Bağlayıcı giderme Ağırlıkça % 9.8 parafin içeren yaş parçada TGA sonuçları ( ergime sıcaklığı 52 o C)

31 Enjeksiyon kalıplama ile üretilmiş parçalar

32 Şerit döküm (Tape casting) Noncontinous tape casting

33 Continuous tape casting (a) kaplama, (b) yüzey uygulaması.

34 Plasma Sprey

35 Sintering Process Pressed Ceramic Particles Sintered for a short time Sintered for a long time

36