ريخته گري نواري
در برخي از كاربردها مانند زيرلايه ها و پكيج هاي الكتريكي و دي الكتريك ها براي خازنها به ورقهاي نازك سراميكي احتياج داريم. ريخته گري نواري براي ساخت چنين ورقهاي نازكي در حجم زياد و هزينه كم توسعه يافته است. اين روش مشابه ريخته گري دوغابي است، بجز اينكه دوغاب بجاي اينكه درون يك قالب ريخته شود، روي يك سطح صاف گسترده ميشود.
ريخته گري نواري متشكل از يك دوغاب بر پايه پودرهاي سراميكي، حلالها، پراكنده سازها چسب و پلاستيك سازها هستند. يك دوغاب گاز زدايي شده و بخوبي پراكنده گرديده به داخل يك حمل كننده متحرك، تغذيه شده و توسط تيغه نازكي مسطح ميشود. بعد از اينكه يك ورقه نازك كاملا يكنواخت تشكيل شد، حلال تبخبر شده و نوار خشكي را با استحكام كافي ايجاد مي نمايد كه ميتواند بريده شود و تحت عمليات پخت قرار بگيرد. ورقه هاي نازك خام را مي توان لايه لايه بر روي هم قرار داد و كامپوزيتهاي چند لايه ايجاد نمود.
همچنين ريخته گري نواري امكان ايجاد مواد داراي شيب عملكردي[۱]را براي كاربردهاي ويژه ميسر مي نمايد. اين مواد را ميتوان توسط قرار دادن لايه لايه نوارها با تركيبات شيميايي متفاوت ايجاد نمود. مواد كامپوزيتي با خواص بهبود يافته را ميتوان با جهت دادن ويسكرها يا ذرات صفحه اي توسط ريخته گري نواري توليد نمود. اين اثر در ريخته گري نواري پودرهاي Bi۴Ti۳O۱۲ با مورفولوژي صفحه اي و ويسكرها يا ذرات صفحه اي SiC در زمينه Al۲O۳ نشان داده شده است. اجزا تشكيل دهنده مخلفي را مي توان در فرمولاسيون دوغاب ريخته گري نواري بكار برد . دو سيستم بصورت نمونه در جدول ۱-۱ آمده است
اجزاء تشكيل دهنده دوغاب
نقش
وزن در مخلوط(g)
مثال (۱)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
روغن ماهي منهادن
پراكتده ساز
۱.۸
گزيلن (Xylene)
حلال
۲۱.۰
الكل اتيليك بدون آب
حلال
۱۳.۷
فتالاتهاي (Phthalate) مخلوط شده
پلاستيك ساز
۳.۶
پلي آلكيلين گليكول
پلاستيك ساز
۴.۳
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۴.۰
مثال (۲)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
استر فسفاتي( Bycostat C۲۱۳)
پلاستيك ساز
۸.۰
تري كلرو اتيلن اتانول
حلال
۳۸.۸
دي بوتيل فتالات
پلاستيك ساز
۰-۲۱.۰
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۲.۰-۷.۰
پودر هاي سراميكي بايد عاري از آگلومره هاي سخت باشند كه مي توانند تزاحماتي را در فشردگي ذرات بصورت متراكم و دستيابي به دانسيته كامل در طي عمل زينتر ايجاد نمايد.بخاطر فشارهاي بالاي شكل دادن كه در ريخته گري نواري وجود ندارند ، متلاشي شدن كامل آگلو مره ها براي تهيه نوارهاي خيلي نازك ضروري مي باشد.
حلالهاي مورد استفاده قرار مي گيرند تا بايندر، پلاستيك ساز، و پراكنده ساز را حل مي نمايد. آنها نبايد با سراميك واكنش دهند. حلالهاي آبي و غير آبي را مي توان براي ريخته گري نواري Al۲O۳ و ZrO۲ بكار برد. حلال هاي آبي براي ريخته گري نواري سراميكهاي غير اكسيدي نظير SiC، AlN، Si۳N۴ مناسب نمي باشد، زيرا آنها با آب واكنش داده و توليد هيدروژن مت نمايد.اين امر pH سيستم را تغيير داده و سبب تشكيل حفره ميشود.
پراكنده سازها در غلظت ۰.۵-۲Wt% (درصد وزني) افزوده مي شود. براي قضاوت در مورد كارايي يك پراكنده ساز و پيدا كردن غلظت بهينه آن، رفتار ته نشين شدن و ويسكوزيته دوغاب را مي توان به صورت تابعي از غلظت پراكنده ساز پيدا نمود.
براي حصول بهترين تاثير پراكنده ساز، حلال، پراكنده ساز و پودرهاي سراميكي قبل از افزودن چسب و پلاستيك ساز آسياب مي گردد.
«بايندر(چسب) » قابليت انعطاف و استحكام نوار خام را افزايش داده و حمل و نقل و جابجايي، نگهداري، و تحت عمليات قرار دادن نوار مثل عمليات برش و پانچ كردن را مقدور مي سازد.بايندر بايد سازگار با پراكنده ساز باشد و بايد روانسازي بين ذرات را فراهم نمايد و نبايد در طي تبخبر حلال واكنش دهد.وزن مولكولي بالاي بايندر براي ايجاد چقرمگي و استحكام و دماي گذر شيشه اي پايين، مطلوب باشد.نمونه اي از اين بايندرهايي كه در سيستمهاي غير آبي بكار مي روند عبارتند از PVA,PVB، پلي اتيلن و PMMA. پلاستيك سازهاي رايج عبارتند از ديو كتيل فتالات، دي بئتيل فتالات، بوتيل بنزيل فتالات، و پلي اتيلن گليكول است. در سيستمهاي آبي پليمرهاي آكريليك، متيل سلولز، وPVA اغلب به عنوان بايندر به كار مي روند. گليسيرين، اتيل گليكول، و دي بوتيل فتالات به عنوان پلاستيك سازها در اين سيستمها استفاده ميشوند.
سوزاندن بايندر مي تواند در ريخته گري نواري و ديگر عمليات شكل دادن خام مشكل ساز باشد. يكي از شيوه ها براي حذف بايندر پليمري ، پليمريزاسيون حلال و پراكنده ساز بعد از ريخن مي باشد. مزيت حذف بايندر پايين تر آوردن ويسكوزيته دوغاب است كه ميزان بيشتر بار كردن( افزودن) پودر به دوغاب را مجاز مي نمايد. روش جايگزين ديگر استفاده از ژلهاي كلوئيدي بدون استفاده از بايندرهاي آلي است. جدول ۲ مثالهايي از فرمولاسينهاي دوغاب مورد استفاده براي هر دو شيوه در بالا را نشان ميدهد.
سه نوع از «انتقال دهنده ها»[۲] كه معمولا براي ريخته گري نواري استفاده مي گردند عبارتند از: صفحه شيشه اي صلب، نوار نقاله فولادي پيوسته، و لايه نازك پلاستيكي قابل انعطاف .صفحه شيشه اي معمولي با ضخامت ۶mm يا بالاتر براي بيشتر عمليات ريخته گري نواري رضايتبخش مي باشند. با اين وجود، جابجايي و حمل و نقل صفحات شيشه اي بالقوه خطرناك ميباشد.
ماده
نقش
ميزان(wt%)
Al۲O۳
سراميك
۶۶.۵
MgO
ممانعت كننده از رشد دانه
۰.۱
آب
حلال
۱۶.۳
اسيد آكريل سولفونيك كندانسه
پراكنده ساز
۲.۵
امولسيون پليمري آكريليكي
بايندر(چسب)
۷.۰
پلي اتيلن گليكول
پلاستيك ساز
۴.۲
بوتيل بنزيل فتالات
پلاستيك ساز
۳.۱
اكتيل فنوگزيتانول غير يوني
عامل تر كننده
۰.۲
امنولسيون پايه مومي
كف زدا
۰.۱
ريخته گري نواري متشكل از يك دوغاب بر پايه پودرهاي سراميكي، حلالها، پراكنده سازها چسب و پلاستيك سازها هستند. يك دوغاب گاز زدايي شده و بخوبي پراكنده گرديده به داخل يك حمل كننده متحرك، تغذيه شده و توسط تيغه نازكي مسطح ميشود. بعد از اينكه يك ورقه نازك كاملا يكنواخت تشكيل شد، حلال تبخبر شده و نوار خشكي را با استحكام كافي ايجاد مي نمايد كه ميتواند بريده شود و تحت عمليات پخت قرار بگيرد. ورقه هاي نازك خام را مي توان لايه لايه بر روي هم قرار داد و كامپوزيتهاي چند لايه ايجاد نمود.
همچنين ريخته گري نواري امكان ايجاد مواد داراي شيب عملكردي[۱]را براي كاربردهاي ويژه ميسر مي نمايد. اين مواد را ميتوان توسط قرار دادن لايه لايه نوارها با تركيبات شيميايي متفاوت ايجاد نمود. مواد كامپوزيتي با خواص بهبود يافته را ميتوان با جهت دادن ويسكرها يا ذرات صفحه اي توسط ريخته گري نواري توليد نمود. اين اثر در ريخته گري نواري پودرهاي Bi۴Ti۳O۱۲ با مورفولوژي صفحه اي و ويسكرها يا ذرات صفحه اي SiC در زمينه Al۲O۳ نشان داده شده است. اجزا تشكيل دهنده مخلفي را مي توان در فرمولاسيون دوغاب ريخته گري نواري بكار برد . دو سيستم بصورت نمونه در جدول ۱-۱ آمده است
اجزاء تشكيل دهنده دوغاب
نقش
وزن در مخلوط(g)
مثال (۱)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
روغن ماهي منهادن
پراكتده ساز
۱.۸
گزيلن (Xylene)
حلال
۲۱.۰
الكل اتيليك بدون آب
حلال
۱۳.۷
فتالاتهاي (Phthalate) مخلوط شده
پلاستيك ساز
۳.۶
پلي آلكيلين گليكول
پلاستيك ساز
۴.۳
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۴.۰
مثال (۲)
Al۲O۳
سراميك
۱۰۰.۰
استر فسفاتي( Bycostat C۲۱۳)
پلاستيك ساز
۸.۰
تري كلرو اتيلن اتانول
حلال
۳۸.۸
دي بوتيل فتالات
پلاستيك ساز
۰-۲۱.۰
پلي وينيل بوتيرال (PV
بايندر (چسب)
۲.۰-۷.۰
پودر هاي سراميكي بايد عاري از آگلومره هاي سخت باشند كه مي توانند تزاحماتي را در فشردگي ذرات بصورت متراكم و دستيابي به دانسيته كامل در طي عمل زينتر ايجاد نمايد.بخاطر فشارهاي بالاي شكل دادن كه در ريخته گري نواري وجود ندارند ، متلاشي شدن كامل آگلو مره ها براي تهيه نوارهاي خيلي نازك ضروري مي باشد.
حلالهاي مورد استفاده قرار مي گيرند تا بايندر، پلاستيك ساز، و پراكنده ساز را حل مي نمايد. آنها نبايد با سراميك واكنش دهند. حلالهاي آبي و غير آبي را مي توان براي ريخته گري نواري Al۲O۳ و ZrO۲ بكار برد. حلال هاي آبي براي ريخته گري نواري سراميكهاي غير اكسيدي نظير SiC، AlN، Si۳N۴ مناسب نمي باشد، زيرا آنها با آب واكنش داده و توليد هيدروژن مت نمايد.اين امر pH سيستم را تغيير داده و سبب تشكيل حفره ميشود.
پراكنده سازها در غلظت ۰.۵-۲Wt% (درصد وزني) افزوده مي شود. براي قضاوت در مورد كارايي يك پراكنده ساز و پيدا كردن غلظت بهينه آن، رفتار ته نشين شدن و ويسكوزيته دوغاب را مي توان به صورت تابعي از غلظت پراكنده ساز پيدا نمود.
براي حصول بهترين تاثير پراكنده ساز، حلال، پراكنده ساز و پودرهاي سراميكي قبل از افزودن چسب و پلاستيك ساز آسياب مي گردد.
«بايندر(چسب) » قابليت انعطاف و استحكام نوار خام را افزايش داده و حمل و نقل و جابجايي، نگهداري، و تحت عمليات قرار دادن نوار مثل عمليات برش و پانچ كردن را مقدور مي سازد.بايندر بايد سازگار با پراكنده ساز باشد و بايد روانسازي بين ذرات را فراهم نمايد و نبايد در طي تبخبر حلال واكنش دهد.وزن مولكولي بالاي بايندر براي ايجاد چقرمگي و استحكام و دماي گذر شيشه اي پايين، مطلوب باشد.نمونه اي از اين بايندرهايي كه در سيستمهاي غير آبي بكار مي روند عبارتند از PVA,PVB، پلي اتيلن و PMMA. پلاستيك سازهاي رايج عبارتند از ديو كتيل فتالات، دي بئتيل فتالات، بوتيل بنزيل فتالات، و پلي اتيلن گليكول است. در سيستمهاي آبي پليمرهاي آكريليك، متيل سلولز، وPVA اغلب به عنوان بايندر به كار مي روند. گليسيرين، اتيل گليكول، و دي بوتيل فتالات به عنوان پلاستيك سازها در اين سيستمها استفاده ميشوند.
سوزاندن بايندر مي تواند در ريخته گري نواري و ديگر عمليات شكل دادن خام مشكل ساز باشد. يكي از شيوه ها براي حذف بايندر پليمري ، پليمريزاسيون حلال و پراكنده ساز بعد از ريخن مي باشد. مزيت حذف بايندر پايين تر آوردن ويسكوزيته دوغاب است كه ميزان بيشتر بار كردن( افزودن) پودر به دوغاب را مجاز مي نمايد. روش جايگزين ديگر استفاده از ژلهاي كلوئيدي بدون استفاده از بايندرهاي آلي است. جدول ۲ مثالهايي از فرمولاسينهاي دوغاب مورد استفاده براي هر دو شيوه در بالا را نشان ميدهد.
سه نوع از «انتقال دهنده ها»[۲] كه معمولا براي ريخته گري نواري استفاده مي گردند عبارتند از: صفحه شيشه اي صلب، نوار نقاله فولادي پيوسته، و لايه نازك پلاستيكي قابل انعطاف .صفحه شيشه اي معمولي با ضخامت ۶mm يا بالاتر براي بيشتر عمليات ريخته گري نواري رضايتبخش مي باشند. با اين وجود، جابجايي و حمل و نقل صفحات شيشه اي بالقوه خطرناك ميباشد.
ماده
نقش
ميزان(wt%)
Al۲O۳
سراميك
۶۶.۵
MgO
ممانعت كننده از رشد دانه
۰.۱
آب
حلال
۱۶.۳
اسيد آكريل سولفونيك كندانسه
پراكنده ساز
۲.۵
امولسيون پليمري آكريليكي
بايندر(چسب)
۷.۰
پلي اتيلن گليكول
پلاستيك ساز
۴.۲
بوتيل بنزيل فتالات
پلاستيك ساز
۳.۱
اكتيل فنوگزيتانول غير يوني
عامل تر كننده
۰.۲
امنولسيون پايه مومي
كف زدا
۰.۱
+ نوشته شده در جمعه بیست و هفتم فروردین ۱۳۸۹ ساعت 23:39 توسط saeed
|