コールド等方圧プレス（Cip）はなぜ必要なのでしょうか？マンガン添加チタン酸バリウムで95%以上の密度を達成する

コールド等方圧プレス（CIP）は、マンガン添加チタン酸バリウムの初期成形後の必須の修正段階として機能します。 一軸プレスは基本的な形状を確立しますが、摩擦により常に不均一な密度が生じます。CIPは流体ベースの全方向性圧力を適用し、焼結前に構造を均質化し、密度を最大化します。

CIPの主な機能は、一軸プレス中の金型摩擦によって引き起こされる密度勾配を排除することです。この均一性こそが、マンガン添加チタン酸バリウムが微細亀裂なしで相対密度95%超を達成するための唯一の方法です。

一軸プレスの限界への対応

標準的な一軸プレス中、セラミック粉末と剛性金型壁の間で機械的な摩擦が発生します。

この摩擦は抵抗を生み、圧力が材料全体に均等に伝わるのを妨げます。その結果、密度勾配が生じ、可動パンチに近い部分の材料は、中央や底部の材料よりもはるかに高密度になります。

密度が不均一なグリーンボディを焼成すると、差収縮が発生します。

高密度領域は多孔質領域よりも収縮が少なく、内部応力を引き起こします。これにより、反り、変形、そして最終的なマンガン添加チタン酸バリウム部品の機械的完全性を破壊する微細亀裂の形成につながります。

CIPは、剛性機械ピストンではなく、流体媒体を利用して圧力を伝達します。

これにより、グリーンボディがすべての方向から同時に均一に圧縮されることが保証されます。この等方性圧力は、初期の一軸プレスプロセスによって残された密度変動を効果的に中和します。

マンガン添加チタン酸バリウムにとって、高い最終密度を達成することは性能にとって重要です。

CIPは、粉末粒子の間の隙間をさらに圧縮することにより、グリーンボディ全体の密度を大幅に増加させます。この準備は、材料が焼結後に相対密度95%超を達成するために不可欠です。

CIPは二次的なバッチプロセスであり、製造ワークフローに明確なステップが追加されることを意味します。

これにより生産時間が長くなり、特殊な高圧装置（多くの場合、200〜300 MPa以上で動作）が必要になるため、単純な一軸プレスと比較して部品あたりの全体的なコストが上昇します。

CIPは内部構造を改善しますが、剛性ダイではなく柔軟な金型（バッグ）を使用します。

これにより、鋼鉄のダイと比較して、外部寸法の制御が不正確になる場合があります。メーカーは、厳しい幾何学的公差を達成するために、焼結部品に追加の機械加工を行う必要があることがよくあります。

特定のセラミック用途でCIPの追加ステップが正当化されるかどうかを判断するには、次の点を考慮してください。

構造的完全性と性能が最優先事項の場合： 密度勾配を排除するためにCIPを使用する必要があり、部品が微細亀裂なしで95%超の密度に達することを保証します。
機械加工なしでの幾何学的精度が最優先事項の場合： 柔軟な工具は剛性の一軸ダイにはない寸法のばらつきを許容するため、CIPでは苦労する可能性があります。

マンガン添加チタン酸バリウムの場合、CIPは、壊れやすく不均一なコンパクトを、堅牢で高密度のセラミックに変える決定的な要因です。

バッテリー研究や先進セラミックスにおける精度は、均一な密度と構造的完全性を要求します。KINTEKは包括的な実験室プレスソリューションを専門とし、手動、自動、加熱、多機能プレス、そして高圧コールド（CIP）およびウォーム等方圧プレスの多様なラインナップを提供しています。

マンガン添加チタン酸バリウムや先進バッテリー部品に取り組んでいるかどうかにかかわらず、当社の機器は微細亀裂を排除し、優れた相対密度を達成するように設計されています。密度勾配が研究結果を損なうことを許さないでください。

Yūki Ichikawa, Masaru Miyayama. Polarization degradation and oxygen-vacancy rearrangement in Mn-doped BaTiO<sub>3</sub> ferroelectrics ceramics. DOI: 10.2109/jcersj2.122.373

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 .