成形方法
クアーズテックは、さまざまなテクニカルセラミック部品の成型方法を使用し、幅広い製品群と生産能力を持っています。このような多様性は、ユニークで特殊な製品開発や製造要件に対する優位性を生み出します。当社のエンジニアは、お客様が必要とする部品と生産量に最適な成形方法を特定できるため、専門知識や設備の不足による最適とは言えないような成形方法が使用されるのを防ぐことができます。クアーズテックはほとんどすべての形状や生産要件に対応できる、膨大な成形能力と専門知識を世界中に有しています。
当社のエンジニアは、お客様のチームと直接協力しながら、お客様独自の要件に対して最も効率的な成形方法を特定します。お客様の部品設計がどのようなものであっても、当社にはお客様のニーズに合った成形プロセスがあります。
乾燥粉末圧縮成形法 乾式プレス成形方法
乾式プレス成形には、対象形状によって最適な3種類の圧縮サブプロセス（乾式プレス、静水圧プレス、およびロール圧縮）があります。
乾式プレス成形
大量生産、カスタム部品に最適な成形法であり、2トンから1,500トンまでのプレス成形加工が可能で、単純な形状から非常に複雑な形状まで製造できます。
乾式プレスの工具には、型、エジェクター、パンチ、フィルシューが含まれ、3つのステップがあります。
- フィルシューはセラミック粉末をダイキャビティに堆積させ、その後後退して材料を型の上面と水平にします。
- パンチがダイキャビティ内に移動すると同時に、ダイキャビティの下にあるエジェクターが下降します。パンチとエジェクターが粉末を圧縮します。完全に圧縮された後、エジェクターがプレスされた部品を押し出します。
- フィルシューが型の上に移動し、部品を工具から遠ざけ、新しいセラミック粉末を型に堆積させます。
圧縮後、酸化物材料部品は通常、別途個の脱バインダー操作を必要としません。非酸化物材料の場合、焼成炉の環境はバインダーの除去に適していない場合があり、別途バインダー焼き抜き工程が必要になる場合があります。
静水圧プレス
セラミック粉末を圧縮する間、あらゆる方向に均等な圧力が加えられます。これは、少量および中量の生産、均一な密度、焼結中の収縮抑制に優れた方法であり、一部の大きな形状にも有利です。
型は弾力性のある材質の袋にセラミック粉末を詰めて密閉し、周囲を液体で囲まれた圧力チャンバー内に配置されます。液体は型内の粉末を圧縮するために加圧されます。ゴム製の袋の中にあるスチール製中子が部品の内面を形成します。
シート成形
この製法は、セラミック基板の製造に最もよく使われます。乾燥させたセラミック粉末にバインダーを加えてスプレーし、組成物を可塑化する。
可塑化されたセラミック材料は、ローラーの間に挟まれ、希望の厚さに圧縮されます。余分な材料は、通常はテープの端から切り取られ、再利用されます。圧縮された材料は、巻き取りリールに巻き取られます。
圧縮された材料は後で巻き戻され、バインダー除去と焼結のために炉に送られます。
湿式成形
湿式成形法は、防護服から電子機器の基板に至るまで、さまざまな部品の製造に使用されています。湿式成形には、スリップキャストとテープキャストの2つのカテゴリがあります。
スリップキャスト
スリップキャストは、防護服などのテクニカルセラミックス部品の成型に使用されます。このプロセスは、セラミック粉末を液体キャリア内に分散させ、スラリー（スリップ）を作り、これを多孔質の型に流し込むことから始まります。型の毛細管力によって液体が多孔質内に引き込まれ、気孔よりも大きなセラミック粒子が型の壁に流れ込み、厚みが増します。目標の厚さに達すると、余分なスリップが排出され、炉で焼成に適した素地部品が残ります。
より大量に生産する場合、外圧を加えることでキャスティングの速度を速めることができます。これを圧力キャストと呼びます。より高いキャスティング圧力に必要な強度を持たせるために、多孔質のプラスチック型がよく使用されます。
テープキャスト
高品質で薄膜のセラミック基板には、テープキャストが好ましい方法です。厚膜テープに使用されるシート成形法とは異なり、このプロセスはリソグラフィ・ベースの電子回路により適しています。また、この方法は点火装置などの部品を製造するためにも使用されます。
テープキャストはスリップキャストに似ています。テープを作るために、セラミックスラリーが動くマイラーシートに流し込まれます。マイラーがドクターブレードの下でスラリーを動かし、テープの厚さを設定します。テープはその後、シート成形法と同じようにリールに巻かれ、焼成に送られます。
プラスチック成形
テクニカルセラミックスの形成方法の第三のカテゴリーは、プラスチック成形です。プラスチック成形では、原料材料はバインダーと呼ばれるプラスチック媒体内に分散されたセラミック粉末です。この混合物を圧力下でダイに押し込み、部品を成形します。
プラスチック成形には、押出成形、射出成形、湿式成形の3種類の成形法があります。
押出成形
押出成形は、断面が一定の長尺の直線部品や高アスペクト比の部品に最適な連続成形プロセスです。当社では、何百種類もの標準的な形状やサイズの押出成形を行っていますが、多くのカスタム押出成形も行っています。
このプロセスでは、プラスチックとセラミックの混合物を押出成形用ダイに通して固化させ、焼成前にハンドリングします。押し出された部品は通常、焼成前に目標の長さに切断されます。
射出成形
プラスチック射出成形と同様に、セラミック射出成形は、成形後にバインダーと呼ばれるプラスチックを取り除く、プラスチック充填セラミックを使用します。この方法は、大量生産が必要な複雑な三次元形状に適していますが、少量生産のシナリオにも使用できます。
Tこのプロセスでは、フィードスクリュー室がセラミック混合物をフィードチューブを通じて型キャビティに押し出します。成形後、型は分離して部品を放出し、焼成前に脱バインダー操作が行われます。続きを読む >>
湿式成形
この方法では、セラミック材料は水と混合され、粘土に似た特性を持たせた後、型板（通常は石膏）の間に入れ、プレスして成形します。石膏はプレス中に部品から押し出された余分な水分を吸収します。
特殊な成形
特殊な成形：化学気相成長法（CVD）と圧力アシスト
化学気相成長法（CVD）は、チャンバー内でガスを反応させて構造部品を成形するプロセスです。また、部品にコーティングを施すためにも使用されます。これらの超高純度セラミックスは、セラミック表面または基板上に別の組成物を積層することによって成形され、ガス密閉のリアクター内で反応が行われます。例えばSiCを気相成長させる場合は、前駆体ガスがリアクターに流れ込み、制御された温度で、ガスが反応してシリコンと炭素原子を堆積させ、その基盤上に炭化ケイ素（SiC）を形成します。
自立型のCVD部品を作るには、SiC分子をグラファイト基板上に層状に追加し、厚さが構造的に適切になるまで積み重ねます。その後、グラファイトの工具が取り外されます。コーティングとして添加する場合、CVD SiCはあらかじめ焼成された部品に塗布されます。CVD反応は約1000°C近くの温度で行われるため、基材の熱膨張率がコーティングと同じである必要があり、これによりクラックの発生を防ぐことができます。このユニークなプロセスにより、一般的に半導体製造に使用される超高純度セラミックが製造されます。
圧力アシスト成形：高温プレスと高温静水圧プレス
特定の材料は、温度と圧力の両方を同時に加える圧力アシストオプションを使用して成形および焼成を行う必要があります。これらの方法は、耐火材料が焼成プロセス中に意図した形状と材料密度を維持することを保証します。クアーズテックは、2つの圧力アシスト成形および焼成方法を提供しています：
- 高温プレスは、成形および焼成プロセス中に単軸（一方向）に圧力を加えるもので、乾式プレス成形法と似ています。
- 高温静水圧プレス（HIP）は、静水圧プレス成形法に似ており、加圧されたガス媒体を使用して被成形体すべての方向に力を加える方法です。
関連情報
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