اس کی اعلی سختی، اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت، سنکنرن کے خلاف مزاحمت، اور بہترین برقی موصلیت کی وجہ سے، ایلومینا سیرامکس اعلی-مینوفیکچرنگ فیلڈز جیسے ایرو اسپیس، الیکٹرانک پیکیجنگ، طبی آلات، اور پہننے والے{1}}پرزوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ ان ایپلی کیشنز میں، تشکیل کا عمل ایک اہم مرحلہ ہے جو سیرامک کی حتمی کارکردگی، جہتی درستگی اور وشوسنییتا کا تعین کرتا ہے۔ تشکیل سے مراد ایلومینا پاؤڈر کو ایک خاص شکل اور سائز کے ساتھ سبز جسم میں تیار کرنے کا عمل ہے۔ بعد میں خشک کرنے یا sintering کے دوران خرابی یا کریکنگ سے بچنے کے لیے، سبز جسم کو زیادہ سے زیادہ کثافت اور اچھی یکسانیت کی ضرورت ہوتی ہے۔
ایلومینا سیرامک بنانے کے طریقوں کی درجہ بندی
سیرامک بنانے کے عمل کو خالی کی بہاؤ کی خصوصیات کے مطابق خشک تشکیل اور گیلے تشکیل میں درجہ بندی کیا جاسکتا ہے، گیلے فارمنگ کو مزید پلاسٹک کی تشکیل اور کولائیڈل تشکیل میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔
خشک تشکیل
خشک شکل میں، خالی جگہ میں پانی کم یا کم ہوتا ہے (6% سے کم)، اور دیگر بائنڈرز یا چکنا کرنے والے مواد کا مواد عام طور پر 1%–2% سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ اس عمل میں پاؤڈر کو مولڈ میں ڈالنا اور پاؤڈر کی شکل دینے کے لیے بیرونی مکینیکل قوت کا استعمال شامل ہے۔ سیرامک گرین باڈی کو سیرامک ذرات کے درمیان رگڑ کے ذریعے ایک ساتھ رکھا جاتا ہے، ایک خاص سائز اور شکل کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ گرین باڈی ایک جامع نظام ہے جس میں خالی، مائع مرحلہ (بائنڈر) اور ہوا شامل ہے۔
01 خشک دبانا
خشک دبانے میں پہلے پاؤڈر کو پانی یا بائنڈر میں ملا کر دانے دار بنانا، پھر دانے دار پاؤڈر کو ایک سانچے میں ڈالنا اور ایک خاص طاقت اور شکل کے ساتھ سبز جسم بنانے کے لیے دباؤ ڈالنا شامل ہے۔ خشک دبانے کے فوائد میں سادہ عمل، آسان آپریشن، بڑے پیمانے پر صنعتی پیداوار کے لیے موزوں ہونا، زیادہ سبز کثافت، اور سنٹرڈ پروڈکٹ کا چھوٹا سکڑ جانا شامل ہیں۔ تاہم، چونکہ خشک دبانے میں غیر محوری دبانے کا استعمال ہوتا ہے، اس لیے سبز باڈی نمایاں کثافت کی غیر-یکسانیت کو ظاہر کرتی ہے، جو نمونے کی موٹائی میں اضافے کے ساتھ مزید واضح ہو جاتی ہے۔ مزید برآں، پاؤڈر کی تیاری کے دوران پاؤڈر میں موجود جمع کو ختم نہیں کیا جا سکتا، جس سے باریک سیرامکس تیار کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔
02 Isostatic پریسنگ
Isostatic دبانے میں پاؤڈر کو ربڑ کے ناقص سانچے میں ڈالنا اور پھر اس حصے کو بنانے کے لیے گیس یا مائع میڈیم کے ذریعے مختلف محوروں سے مساوی دباؤ ڈالنا شامل ہے۔ خشک دبانے کے مقابلے میں، آئسوسٹیٹک پریسنگ کثیر محوری دبانے کا استعمال کرتی ہے، جو خشک دبائے ہوئے سبز جسموں کی کثافت کی عدم یکسانیت کے مسئلے کو حل کرتی ہے اور پاؤڈر کے ذرات کے سفری فاصلے کو کم کرتی ہے، اس طرح تشکیل کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، isostatic پریسنگ کے نقصانات ہیں جیسے کہ اعلی سازوسامان کی لاگت، پیچیدہ دیکھ بھال، اور نقائص کے لیے حساسیت (مثال کے طور پر، سطح کی بے قاعدگی، کمپریشن کریکس)۔ بڑے سائز کی مصنوعات کے لیے، isostatic دبانے سے "ہاتھی کے پاؤں" یا باہر کی طرف سے کثافت کے میلان کا خطرہ ہوتا ہے۔ فی الحال، چین میں آئسوسٹیٹک پریسنگ کے ذریعے تیار کردہ ایلومینا سیرامکس بنیادی طور پر سیرامک ریڈومز، ہائی فریکوئنسی ٹرمینل انسولیٹنگ سیرامک آستین وغیرہ کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
روایتی گیلے تشکیل
خشک فارمنگ کے مقابلے میں، گیلی شکل پاؤڈر کے جمع ہونے سے بچ سکتی ہے، سبز جسم میں نقائص کو کم یا ختم کر سکتی ہے، اور سیرامک مصنوعات کی وشوسنییتا کو بہتر بنا سکتی ہے، جس سے عمدہ سیرامک یا سیرامک فلمیں تیار کرنے کے لیے قابل اعتماد راستہ پیش کیا جا سکتا ہے۔ گیلے بنانے میں عام طور پر درج ذیل اقدامات شامل ہیں: (1) سیرامک پاؤڈر کی ترکیب یا اختلاط؛ (2) سیرامک سلوری کی تیاری؛ (3) گارا کی مضبوطی؛ (4) سالوینٹس کو ہٹانے کے لیے خشک کرنا۔ (5) سیرامک حاصل کرنے کے لئے sintering. گیلے بنانے میں اہم نکات سیرامک سلوری کی تیاری اور سبز جسم کو خشک کرنا ہے۔
01 پرچی کاسٹنگ
سلپ کاسٹنگ میں سیرامک پاؤڈر کو مائع میڈیم میں یکساں طور پر منتشر کرنا شامل ہے تاکہ سیرامک سلری بن سکے، پھر اس گارے کو پلاسٹر کے سانچے میں ڈالا جائے۔ پلاسٹر مولڈ کی کیپلیری قوت گارا سے سالوینٹ کو جذب کرتی ہے، جس کی وجہ سے سیرامک ایک خاص شکل اور سائز کے ساتھ ایک سبز جسم کو مضبوط بناتا ہے۔ پرچی کاسٹنگ کے لیے سلیری کو بہترین روانی اور استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، سبز جسم سے مائع میڈیم کو ہٹانے میں سہولت کے لیے مولڈ میں اچھی پارگمیتا ہونی چاہیے۔ پرچی کاسٹنگ کے فوائد ہیں جیسے سادہ عمل، کم پیداواری لاگت، اور آسان عمل کنٹرول۔ تاہم، بننے کا وقت لمبا ہوتا ہے، سبز کثافت اور طاقت کم ہوتی ہے، اور نقائص جیسے کہ کریکنگ اور پن ہولز ہونے کا خطرہ ہوتا ہے۔ پرچی کاسٹنگ کی بنیاد پر، محققین نے بہتر طریقے تیار کیے ہیں جیسے سینٹرفیوگل سلپ کاسٹنگ، پریشر سلپ کاسٹنگ، اور فلٹر پریسنگ۔
02 ٹیپ کاسٹنگ
ٹیپ کاسٹنگ میں استعمال ہونے والا سیرامک گارا سیرامک پاؤڈر، پلاسٹائزر، ڈسپرسنٹ اور سالوینٹ کا چپچپا، ناقص بہنے والا مرکب ہے۔ ڈی ائیرنگ کے بعد، گارا ایک ٹیپ کاسٹنگ مشین پر رکھا جاتا ہے، جسے ڈاکٹر بلیڈ کے ذریعے ایک مخصوص موٹائی میں ایک کیریئر ٹیپ پر پھیلایا جاتا ہے، سوکھا جاتا ہے، اور ایک پتلی فلم بنانے کے لیے چھیل دیا جاتا ہے۔ سبز جسم کو پھر مصنوعات کے طول و عرض کے مطابق مشینی کیا جاتا ہے۔ ٹیپ کاسٹنگ کے لیے سلری کے لیے سیرامک پاؤڈر کی یکساں بازی کی ضرورت ہوتی ہے بغیر کسی جمع یا غیر حل شدہ بائنڈر کے۔ سبز جسم کی تیاری کے دوران، ٹیپ کاسٹنگ ناہموار موٹائی، کھردری سطح، نشانات اور نقائص جیسے مسائل کا شکار ہوتی ہے۔ ٹیپ کاسٹنگ بنیادی طور پر پتلی سیرامک پلیٹیں تیار کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے، بڑے پیمانے پر انٹیگریٹڈ سرکٹ سبسٹریٹس، سبسٹریٹس کے لیے سبسٹریٹ میٹریل، کیپسیٹرز، اور کم وولٹیج ویریسٹرس میں لاگو ہوتے ہیں۔
ناول کولائیڈل تشکیل کے عمل
کولائیڈل بنانے میں اعلی ٹھوس، کم وسکوسیٹی سیرامک سلوری حاصل کرنے کے لیے سالوینٹ میں سیرامک پاؤڈر کو یکساں طور پر پھیلانا شامل ہوتا ہے، جسے پھر ایک سانچے میں ڈالا جاتا ہے اور ایک خاص شکل اور سائز کے ساتھ سبز جسم حاصل کرنے کے لیے مختلف طریقوں سے مضبوط کیا جاتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، اس طرح کے بنانے کے طریقوں میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے، جس کے نتیجے میں کئی اخذ کردہ عمل، جیسے جیل کاسٹنگ، ڈائریکٹ کوایگولیشن کاسٹنگ، اور خود بخود کوایگولیشن کاسٹنگ۔
01 جیل کاسٹنگ
جیل کاسٹنگ روایتی گیلے فارمنگ کو پولیمر کیمسٹری کے ساتھ جوڑتا ہے۔ نامیاتی monomers تین جہتی پولیمر نیٹ ورک بنانے کے لیے کچھ شرائط کے تحت پولیمرائزیشن سے گزرتے ہیں، جو نیٹ ورک میں سیرامک کے ذرات اور سالوینٹس کے مالیکیولز کو بند کر دیتا ہے، جس کی وجہ سے سیرامک سلری مضبوط ہو کر سبز جسم بناتا ہے۔ یہ طریقہ نہ صرف روایتی گیلے بنانے (پرچی کاسٹنگ، انجیکشن مولڈنگ) کے فوائد کو وراثت میں ملاتا ہے بلکہ ان کے مسائل پر بھی بڑی حد تک قابو پاتا ہے، جس سے یہ ایک عملی طور پر قیمتی سیرامک بنانے کا عمل بن جاتا ہے۔
The greatest challenge in gelcasting is preparing a high‑solids (>50 والیم %) ابھی تک کم وسکوسیٹی سیرامک سلوری۔ سلری کی روانی کا تعین بنیادی طور پر سالوینٹ میں پاؤڈر کی بازی اور استحکام سے کیا جاتا ہے، جو کہ ایک مناسب ڈسپرسینٹ کو منتخب کرکے اور سلری پی ایچ کو کنٹرول کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔ ایک اور چیلنج گارا کی مضبوطی کو کنٹرول کرنا ہے۔ منتخب نامیاتی مونومر اور کراس لنکر کی پولیمرائزیشن کی شرائط آسانی سے قابل کنٹرول ہونی چاہئیں۔ سبز جسم میں نامیاتی مواد جتنا ممکن ہو کم ہونا چاہئے، اور نتیجے میں سبز جسم میں زیادہ طاقت ہونی چاہئے۔ جیل کاسٹنگ میں نامیاتی اضافہ عام طور پر 5 wt.% سے کم ہوتا ہے، لہذا کسی الگ بائنڈر برن آؤٹ قدم کی ضرورت نہیں ہے۔ حاصل شدہ سبز جسم میں اعلی طاقت اور یکساں ساخت ہے۔ جیل کاسٹنگ فوائد پیش کرتا ہے جیسے کہ قریب کی خالص شکل کی تشکیل، پیچیدہ شکل کی مصنوعات تیار کرنے کی صلاحیت، اور بڑے سائز کی مصنوعات تیار کرنے کی صلاحیت۔
02 ڈائریکٹ کوایگولیشن کاسٹنگ
ڈائریکٹ کوایگولیشن کاسٹنگ ایک نئی سیرامک بنانے والی تکنیک ہے جو جیل کاسٹنگ کی بنیاد پر تیار کی گئی ہے۔ یہ سیرامک ذرات کے درمیان ڈبل لیئر ریپلیشن کو ایڈجسٹ کرنے، سیرامک سلوری کے معطلی کے استحکام کو غیر مستحکم کرنے، اور سبز باڈی بنانے کے لیے سیرامک ذرات کی حالت میں استحکام کا سبب بننے کے لیے انزائم کیٹالیسس، سیرامک سلری کا پی ایچ کنٹرول، یا الیکٹرولائٹ کنسنٹریشن کنٹرول جیسے طریقے استعمال کرتا ہے۔ مائع ٹھوس تبدیلی کے طریقہ کار میں وین ڈیر والز کی کشش کو ایڈجسٹ کرنا اور ڈبل پرت سے پیدا ہونے والے الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن کو ایڈجسٹ کرنا شامل ہے۔ وین ڈیر والز فورس اور الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن کی شدت کو تبدیل کرنے سے، گارا کی مضبوطی کو کنٹرول کیا جاتا ہے: جب وین ڈیر والز کی کشش غالب ہوتی ہے، گارا مضبوط ہوتا ہے؛ جب الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن کا غلبہ ہوتا ہے، گارا منتشر ہوتا ہے۔ ڈائریکٹ کوایگولیشن کاسٹنگ کے لیے سلوری کی ٹھوس لوڈنگ %55 والیوم سے کم نہیں ہونی چاہیے تاکہ سلیری پی ایچ کو ایڈجسٹ کرکے ٹھوسیت حاصل کی جا سکے۔ استحکام کے حالات آسانی سے قابل کنٹرول اور قابل حصول ہیں۔ ڈائریکٹ کوایگولیشن کاسٹنگ اعلی کثافت، اچھی یکسانیت، کم نامیاتی مواد، اور پیچیدہ شکل کی مصنوعات بنانے کی صلاحیت کے ساتھ سبز جسم تیار کرتی ہے۔ تاہم، یہ عمل پیچیدہ ہے، سبز رنگ کی طاقت نسبتاً کم ہے، اور طریقہ کار میں عالمگیریت کا فقدان ہے۔
03 بے ساختہ کوایگولیشن کاسٹنگ
2011 میں شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف سیرامکس کی طرف سے تیار کردہ سیرامک بنانے کا ایک نیا عمل ہے۔ خود بخود کوایگولیشن کاسٹنگ گارا کی تیاری، تشکیل کے طریقہ کار اور سبز جسم کی خصوصیات میں جیل کاسٹنگ کی طرح ہے۔ فرق یہ ہے کہ بے ساختہ کوایگولیشن کاسٹنگ میں، پانی میں گھلنشیل isobutylene-based copolymer dispersant اور بائنڈر دونوں کے طور پر کام کرتا ہے، لمبی سالماتی زنجیروں کے ذریعے پل کے ذریعے مضبوطی حاصل کرتا ہے۔ اس کے برعکس، جیل کاسٹنگ ایک سہ جہتی نیٹ ورک بنانے کے لیے مونومر مالیکیولز اور کراس لنکرز کے پولیمرائزیشن کے ذریعے مضبوطی حاصل کرتی ہے جو سیرامک کے ذرات کو پھنساتی ہے۔ خود بخود کوایگولیشن کاسٹنگ کے فوائد میں کم نامیاتی مواد، کمرے کے درجہ حرارت کو مستحکم کرنا، سادہ آپریشن، اور کم پیداواری لاگت شامل ہے۔