고강도 흑연 몰드는 진공 핫 프레싱 중 공정 장비와 황화아연(ZnS) 분말 사이의 중요한 구조적 인터페이스 역할을 합니다. 주요 역할은 세라믹의 물리적 치수를 정의하면서 동시에 밀집에 필요한 기계적 힘을 전달하는 견고한 캐리어 역할을 하는 것입니다.
흑연 몰드는 외부 유압을 균일한 내부 압력으로 변환하는 고성능 용기 역할을 합니다. 1000°C의 온도와 50MPa의 압력을 변형 없이 견뎌냄으로써, 기공을 제거하고 적외선 투명성을 달성하는 데 필요한 입자 재배열 및 소성 흐름을 촉진합니다.
몰드의 기능적 역학
기하학적 정의 및 봉쇄
흑연 몰드의 가장 즉각적인 기능은 느슨한 ZnS 분말의 캐리어 역할을 하는 것입니다.
분말을 특정 기하학적 구조 내에 가두어 세라믹 샘플의 최종 모양과 크기를 결정합니다.
이 봉쇄가 없으면 압력 적용은 단순히 분말을 흩뜨릴 뿐 압축하지 못할 것입니다.
단축 압력 전달
몰드는 유압 램에서 세라믹 재료로 힘을 전달하는 활성 매체입니다.
ZnS 공정에서 몰드는 분말에 최대 50MPa의 단축 압력을 직접 전달합니다.
이 압력은 소성 흐름을 촉진하고 내부 공극을 짜내어 이론적 한계(99.8%)에 가까운 밀도를 달성하는 원동력입니다.
열 조절 및 균일성
흑연은 탁월한 열 전도성 때문에 이 역할을 위해 선택됩니다.
가열 단계 동안 몰드는 열이 ZnS 분말 전체에 고르게 분포되도록 합니다.
이는 최종 광학 부품에 불균일한 소결, 내부 응력 또는 균열을 유발할 수 있는 열 구배를 방지합니다.
작동 조건 및 요구 사항
극한의 소결 온도 견딤
몰드는 높은 온도에서 절대적인 구조적 강성을 유지해야 합니다.
ZnS 세라믹의 경우 몰드는 최대 1000°C의 온도에서 진공 환경에서 작동합니다.
열 충격에 저항하고 최종 세라믹이 정밀한 공차를 충족하도록 치수를 유지해야 합니다.
높은 기계적 하중 저항
열과 압력의 조합은 모든 재료에 가혹한 환경을 조성합니다.
몰드는 찌그러지거나 변형되지 않고 50MPa의 압력을 견딜 수 있는 고강도 용기 역할을 합니다.
몰드의 변형은 최종 적외선 창의 기하학적 부정확성 또는 밀도 변화를 초래할 것입니다.
절충점 이해
흑연의 소모성
높은 강도에도 불구하고 흑연 몰드는 영구적인 고정물이 아닌 중요한 소모품입니다.
높은 압력 및 온도 사이클에 반복적으로 노출되면 결국 흑연의 구조적 무결성이 저하됩니다.
사용자는 몰드 마모를 면밀히 모니터링해야 합니다. 손상된 몰드는 불순물을 도입하거나 압력 하에서 파손되어 값비싼 ZnS 배치를 망칠 수 있습니다.
화학적 상호 작용 위험
흑연은 일반적으로 보호적인 환원 분위기를 제공하지만 고온에서는 화학적으로 활성입니다.
몰드 재료가 ZnS 세라믹으로 확산되어 광학 전송을 방해하지 않도록 주의해야 합니다.
목표를 위한 올바른 선택
ZnS 진공 핫 프레싱을 위한 흑연 몰드를 선택하거나 설계할 때 처리 주기의 특정 요구 사항을 우선시하십시오.
- 광학 품질이 주요 초점이라면: 최대 열 균일성을 보장하고 탄소 오염 위험을 최소화하기 위해 고밀도, 고순도 흑연 등급을 우선시하십시오.
- 치수 정밀도가 주요 초점이라면: 50MPa의 전체 하중 하에서 몰드가 정확한 공차를 유지하도록 우수한 크리프 저항성을 가진 고강도 흑연을 선택하십시오.
ZnS 적외선 세라믹의 성공은 분말뿐만 아니라 그것을 형성하는 몰드의 구조적 무결성에 달려 있습니다.
요약 표:
| 기능 | 설명 | ZnS 품질에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 봉쇄 | 물리적 치수를 정의하고 분말을 가둠 | 정확한 기하학적 모양과 크기 보장 |
| 압력 전달 | 최대 50MPa의 단축 힘 전달 | 소성 흐름 촉진 및 내부 기공 제거 |
| 열 조절 | 재료 전체에 열을 고르게 분배 | 내부 응력 및 불균일한 소결 방지 |
| 구조적 강성 | 진공에서 1000°C에서 변형 저항 | 치수 공차 및 밀도 유지 |
| 분위기 지원 | 안정적인 환원 분위기 제공 | 적외선 세라믹의 순도 보호 |
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