세라믹 파우더의 소결 과정에서 몇 가지 물리적 변화가 발생합니다. 소결의 주요 단계는 다음과 같습니다:
1. 파우더 구성
첫 번째 단계는 물, 응집제, 바인더, 소성되지 않은 세라믹 파우더를 혼합하여 슬러리를 만드는 것입니다.
파우더의 구성에 따라 강도, 경도, 온도 전도성 등 세라믹 부품의 최종 특성이 결정됩니다.
2. 분말 압축
이 단계에서는 슬러리를 분무 건조하여 분말 형태를 얻습니다.
그런 다음 분말을 금형에 넣고 눌러서 녹색 몸체를 만듭니다.
압축은 냉간 또는 고온 금형 프레스를 통해 이루어질 수 있으며, 건조 수축이 적은 조밀한 녹색 부품이 생성됩니다.
3. 소결 또는 소성
그린 바디를 저온에서 가열하여 바인더를 태웁니다.
그런 다음 고온에서 소결합니다.
소결에는 세라믹 입자를 녹는점 이하로 가열하는 과정이 포함됩니다.
온도가 상승함에 따라 몇 가지 변화가 발생합니다:
입자 성장
미세 세라믹 분말은 입자 성장을 거치며 개별 입자의 크기가 커지고 스스로 재배열되기 시작합니다.
입자 재배열
모세관 힘으로 인해 입자가 재배열되기 시작합니다.
입자 사이의 접촉 지점에서 일부 입자는 액상에 용해되어 입자 사이의 목 부분에서 다시 침전될 수 있습니다.
다공성 감소
녹색 바디에 존재하는 기공은 소결 중에 줄어들거나 닫혀 세라믹 부품의 치밀화를 초래합니다.
다공성 감소는 그린 바디의 초기 다공성, 소결 온도 및 시간과 같은 요인에 의해 결정됩니다.
치밀화 및 기계적 특성 개선
기공이 제거되고 세라믹 컴팩트가 최대 밀도에 도달하면 세라믹 부품의 기계적 특성이 향상됩니다.
치밀화는 강도, 경도 및 기타 기계적 특성의 증가로 이어집니다.
수축
세라믹은 일반적으로 소결 과정에서 20~25% 정도 수축합니다.
제어되고 균일한 수축을 달성하려면 성형 단계에서 녹색 밀도를 균일하게 유지하는 것이 중요합니다.
액상 소결
경우에 따라 소결 중에 액상이 존재할 수 있습니다.
이를 액상 소결이라고 하며 고밀도화가 더 어려운 세라믹에 사용됩니다.
소량의 첨가제는 소결 온도에서 액체를 형성하여 입자 재배열과 기공 제거를 용이하게 합니다.
전반적으로 소결은 분말 컴팩트를 원하는 특성과 재료 특성을 가진 고밀도 세라믹 제품으로 변환하는 데 중요한 공정입니다.
여기에는 표면 에너지 감소, 기공 폐쇄, 세라믹 부품의 치밀화 등이 포함됩니다.
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