सिरेमिक इंजेक्शन मोल्डिंग की सिंटरिंग तकनीक

इंजीनियरिंग सामग्रियों और कार्यात्मक सामग्रियों के एक महत्वपूर्ण भाग के रूप में, उन्नत सिरेमिक सामग्रियों की नवीन ऊर्जा, संचार इलेक्ट्रॉनिक्स, अर्धचालक, एयरोस्पेस और अन्य औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएँ हैं। हालाँकि, चूँकि सिरेमिक पाउडर अधिकांशतः आयनिक बंध या सहसंयोजक बंध यौगिक होता है, इसलिए सघन सिरेमिक तैयार करने की पारंपरिक सिंटरिंग प्रक्रिया सिरेमिक सामग्री उच्च सिंटरिंग तापमान और लंबे समय तक धारण करने की आवश्यकता होती है, जो अनिवार्य रूप से अनाज के मोटे होने और छिद्रपूर्ण अवशेषों की ओर ले जाती है, और फिर इसके गुणों को प्रभावित करती है सिरेमिक इंजेक्शन मोल्डिंग. कम करने के लिए धातु सिंटरिंग तापमान को कम करने, सिंटरिंग समय को कम करने, सिंटरिंग घनत्व और सामग्री गुणों में सुधार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई नई सिंटरिंग प्रौद्योगिकियों का विकास किया है।

स्पार्क प्लाज्मा सिंटरिंग (एसपीएस)

एसपीएस तकनीक एक नई प्रकार की तीव्र सिंटरिंग तकनीक है जिस पर अकादमिक जगत में व्यापक रूप से ध्यान दिया गया है और इसका अध्ययन किया गया है। चित्र 1 इसके कार्य सिद्धांत को दर्शाता है।

एसपीएस प्रौद्योगिकी ने डीसी पल्स करंट की शुरूआत का बीड़ा उठाया सिंटरिंग प्रक्रिया। सामग्री पर दबाव डालते समय इंडेंटर करंट को पास करने के लिए वाहक के रूप में कार्य करता है। पारंपरिक सिंटरिंग तकनीकों के विपरीत, जो आम तौर पर हीटिंग बॉडी के रेडिएंट हीटिंग का उपयोग करते हैं, एसपीएस सामग्री को गर्म करने के लिए एक मोल्ड या कंडक्टिंग नमूने से गुजरने वाले बड़े विद्युत प्रवाह के थर्मल प्रभाव का उपयोग करता है। नमूनों को इन्सुलेट करने के लिए, अच्छी विद्युत चालकता वाले ग्रेफाइट को आमतौर पर मोल्ड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, और मोल्ड की प्रतिरोधी गर्मी का उपयोग नमूने को तेजी से ऊपर उठाने के लिए किया जाता है। प्रवाहकीय नमूनों के लिए, एक इन्सुलेटिंग मोल्ड का उपयोग नमूने के माध्यम से सीधे करंट को गर्म करने के लिए किया जा सकता है। हीटिंग दर 1000 ℃ / मिनट तक पहुंच सकती है। जब नमूना तापमान सेट मूल्य पर पहुंच जाता है, तो थोड़े समय के ताप संरक्षण के बाद सिंटरिंग पूरी हो सकती है।

एसपीएस प्रौद्योगिकी में कम सिंटरिंग तापमान, कम धारण समय, तेज तापन दर, समायोज्य सिंटरिंग दबाव और बहु-क्षेत्र युग्मन (विद्युत-यांत्रिक-तापीय) के लाभ हैं।

फ्लैश सिंटरिंग (FS)

एफएस प्रौद्योगिकी की रिपोर्ट सबसे पहले 2010 में कोलोराडो विश्वविद्यालय के कोलोग्ना एट अल द्वारा की गई थी, जो फील्ड-असिस्टेड मेटल पाउडर सिंटरिंग प्रौद्योगिकी (एफएएसटी) के अध्ययन पर आधारित थी।

FS तकनीक में मुख्य रूप से तीन प्रक्रिया पैरामीटर शामिल होते हैं, अर्थात् भट्ठी का तापमान (Tf), क्षेत्र की तीव्रता (E) और धारा (J)। चित्र 3C पारंपरिक FS प्रक्रिया में प्रत्येक पैरामीटर की परिवर्तनशील प्रवृत्ति को दर्शाता है। इस मोड में, सामग्री पर एक स्थिर विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है और भट्ठी का तापमान एक स्थिर दर से बढ़ता है। जब भट्ठी का तापमान कम होता है, तो सामग्री की प्रतिरोधकता अधिक होती है और सामग्री से प्रवाहित धारा कम होती है। भट्ठी के तापमान में वृद्धि के साथ, नमूने की प्रतिरोधकता कम हो जाती है और धारा धीरे-धीरे बढ़ती है। इस चरण को ऊष्मायन चरण कहा जाता है और सिस्टम वोल्टेज नियंत्रित होता है। जब भट्ठी का तापमान क्रांतिक तापमान तक बढ़ जाता है, तो सामग्री की प्रतिरोधकता अचानक कम हो जाती है, धारा तेजी से बढ़ जाती है, और FS होता है। चूँकि इस समय क्षेत्र की ताकत अभी भी स्थिर है, सिस्टम पावर (W = EJ) जल्दी से बिजली की आपूर्ति की शक्ति सीमा तक पहुँच जाएगी, और सिस्टम वोल्टेज नियंत्रण से वर्तमान नियंत्रण में बदल जाएगा, जिसे FS चरण कहा जाता है। जब सामग्री की प्रतिरोधकता नहीं बढ़ती है, तो क्षेत्र की ताकत फिर से स्थिर हो जाती है, और सिंटरिंग स्थिर चरण में प्रवेश करती है, अर्थात FS का इन्सुलेशन चरण। इन्सुलेशन चरण के बाद, पूर्ण FS प्रक्रिया समाप्त हो जाती है।

पारंपरिक सिंटरिंग की तुलना में, एफएस के निम्नलिखित फायदे हैं: सिंटरिंग समय को छोटा करना और सिंटरिंग के लिए आवश्यक भट्ठी के तापमान को कम करना, अनाज के विकास को रोकना, गैर-संतुलन सिंटरिंग, सरल उपकरण, कम लागत प्राप्त कर सकते हैं।