Alonの温間プレスに実験室用ホットプレスが使用されるのはなぜですか？高密度積層グリーンボディの実現

実験室用ホットプレスは不可欠です。AlONの加工において、積層されたグリーンテープに同時に軸圧と熱（通常約100℃）を加えるためです。この特定の組み合わせにより、材料中の有機バインダーと可塑剤が熱可塑性状態に達し、個々の層が単一の、一体化した高密度のグリーンボディに融合できるようになります。

有機バインダーの熱可塑性特性を活性化することにより、温間プレスは積層された層間の物理的な境界をなくし、個々の界面を均質で密に充填された構造に置き換えます。

温間プレスのメカニズム

バインダーの活性化

この文脈におけるホットプレスの主な機能は熱活性化です。

AlONグリーンテープを約100℃に加熱することにより、装置は有機バインダーと可塑剤を対象とします。

この温度で、これらの添加剤は熱可塑性状態に移行し、劣化することなく柔らかく成形可能になります。

層間界面の除去

バインダーが成形可能になったら、加えられた軸圧が積層された層を押し付けます。

これにより、層の境界を越えた物理的な相互結合と拡散が促進されます。

その結果、「層間界面」が完全に除去され、スタックは別々のシートのサンドイッチではなく、固体ブロックとして機能します。

微細構造の均一性の向上

単純な結合を超えて、温間プレスはグリーンボディの内部構造を大幅に改善します。

圧力により、緩い粒子が再配置され、空隙を埋め、低温時よりも密に充填されます。

これにより、焼結の成功に不可欠な、より高い初期密度とより大きな微細構造の均一性が得られます。

プロセス感度の理解

温度のバランス

熱は必要ですが、精度が最も重要です。

温度は、流動を促進するために、バインダーのガラス転移点または熱可塑性範囲に達するのに十分でなければなりません。

しかし、過度の熱は有機成分を早期に劣化させるか、制御不能な変形を引き起こす可能性があります。

圧力分布

圧力の印加は、最終材料の完全性にとって致命的となる残留内部気泡の除去に役立ちます。

しかし、圧力は均一でなければなりません。

不均一な軸圧は密度勾配を引き起こし、後続の焼成段階での反りや亀裂の原因となる可能性があります。

目標に合わせた適切な選択

AlON積層グリーンボディで最良の結果を得るには、特定の加工目標を検討してください。

光学的な透明度が主な焦点の場合：最終的なセラミックにおける散乱中心を防ぐために、層間界面の除去を優先してください。
寸法安定性が主な焦点の場合：焼結中の収縮を最小限に抑えるために、粒子充填密度が最大化されていることを確認してください。

温間プレスは、緩い積層体を焼結に適した、統一された高品質の前駆体に変換するための決定的なステップです。

概要表：

特徴	AlONに対する温間プレスの影響
温度（約100℃）	有機バインダーを柔らかい熱可塑性状態に活性化します。
軸圧	層境界を越えた物理的な相互結合と拡散を促進します。
層間界面	除去され、積層された層が均質なブロックに変換されます。
グリーンボディ密度	粒子の再配置と空隙充填により増加します。
最終品質	光学的な透明度が向上し、焼結中の収縮が低減されます。

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参考文献

Feng Zhao, Tien‐Chang Lu. Highly-transparent AlON ceramic fabricated by tape-casting and pressureless sintering method. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.065

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .