Si3N4 세라믹 파우더 과립이란 무엇인가요?

질화규소(Si3N4) 세라믹은 고강도, 고경도, 우수한 파괴 인성, 독특한 자기 윤활 특성 등 우수한 기계적 특성을 가지고 있어 고성능 세라믹의 연구 분야로 각광받고 있습니다.

Si3N4 세라믹 분말은 Si3N4 세라믹 제조의 핵심 원료입니다. 분말의 과립화 방식은 세라믹의 특성에 영향을 미치는 핵심 단계이며, 이는 최종 Si3N4 세라믹 제품의 밀도 및 기계적 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 따라서 Si3N4 분말의 과립 처리 방법을 연구하고 실제 생산 상황에 따라 최상의 분말 처리 방식을 선택하는 것은 고성능 Si3N4 세라믹 제조에 큰 의미가 있습니다.

질화규소 세라믹 분말의 과립화 방법

산업 생산에서 Si3N4 세라믹 분말의 과립화 방법에는 주로 건식 롤러 과립화, 냉간 등방 압착 및 스프레이 과립화가 포함됩니다. 다른 산화물 세라믹 분말에 비해 Si3N4 세라믹은 소결 공정 중 온도에 더 민감하므로 분말 입자의 크기와 표면 형태의 일관성에 대한 요구 사항이 더 높습니다.

1. 건식 롤 과립화

건식 롤러 과립화는 수분 함량이 10% 미만인 Si3N4 세라믹 분말을 시트로 압축한 다음 분쇄, 과립화 및 스크리닝 과정을 통해 블록 형태의 재료를 사용 요구 사항에 따라 과립형 재료로 변환하는 건식 압출 공정을 말합니다. 건식 롤러 과립화는 주로 외부 압력에 의존하여 회전 롤러 갭 압축 대신 두 개의 롤러를 통해 분말을 시트로 만듭니다. 압연 공정에서 재료의 실제 밀도는 특정 강도 요구 사항을 충족하기 위해 1.5~3배까지 증가 할 수 있습니다.

건식 롤러 과립 기술의 장점은 높은 과립 효율과 낮은 생산 비용입니다. 스프레이 과립에 비해 건식 압력 과립은 바인더 함량이 더 낮아야 합니다.

2. 저온 등압 과립

냉간 등압 과립화는 Si3N4 세라믹 분말을 특정 금형에 넣은 다음 냉간 등압 장비에 넣어 냉간 등압 공정을 통해 블랭크로 압착 한 다음 분쇄기로 분쇄 및 선별하는 과립화 공정을 말합니다. 냉간 등압 과립화의 장점은 액체 매체의 비압축성과 균일 한 압력 전달을 이용하여 샘플이 모든 방향에서 균일하게 가압되어 분말의 모든 방향에서 균일하고 일정한 압력을 보장 할 수 있다는 것입니다.

3. 스프레이 과립화

분무 과립화는 혼합 슬러리를 열풍에 직접 분사하고 빠르게 건조하여 규칙적인 모양의 구형 분말 입자를 얻는 과립화 방법을 말합니다. 일반적으로 원심 또는 압력 분무 과립화 장비를 사용하여 Si3N4 슬러리를 혼합하고 동시에 과립화하여 Si3N4 분말이 고르게 분포되도록 합니다. 따라서 Si3N4 입자의 구형성과 분말의 유동성이 향상되고 분말의 입자 크기 분포가 개선되었습니다. 스프레이 과립화 공정 파라미터를 최적화하여 균일도와 일관성이 높은 구형 Si3N4 분말을 제조했습니다. 온도, 압력, 공급 속도, 혼합 시간 및 바인더 유형과 같은 요소는 과립 화 후 Si3N4 분말의 크기와 분산에 중요한 영향을 미칩니다.

스프레이 과립화 공정의 장점은 슬러리에서 성분의 응집 및 침전 분리를 피하고 슬러리의 원래 균일 성을 유지하며 균일 한 입자 크기 분포와 우수한 유동성을 얻을 수 있다는 것입니다. 스프레이 과립화 기술은 연속 자동 생산을 실현하고 생산 효율성을 개선하며 먼지 오염을 줄일 수 있습니다. 스프레이 과립 기술을 적용하면 블랭크의 밀도와 균일 성뿐만 아니라 블랭크의 소결 성능을 향상시킬 수 있습니다. 스프레이 과립화 기술은 화학 산업, 야금, 세라믹, 시멘트, 식품, 의약품 및 기타 산업 분야에서 널리 사용되어 왔습니다.

또한 바인더의 선택도 스프레이 과립화 공정에서 중요한 요소입니다. 현재 스프레이 과립화에 일반적으로 사용되는 접착제에는 페놀 수지와 폴리비닐 알코올이 있습니다. 에틸렌 글리콜은 에탄올에 쉽게 용해되며 롤링 볼 밀로 완전히 혼합 할 수 있습니다. 처리 후 분말 입자는 균일하고 구형성이 우수하며 소결 활성이 높습니다.

Si3N4 세라믹 분말 과립화 기술에서 분말 후처리 엔지니어링은 다 분야 및 다 범주의 많은 단위를 포함하는 시스템 엔지니어링이라는 것을 알 수 있습니다. 새로운 산업으로서 분말 과립화는 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 기술 및 과립화 장비의 급속한 발전으로 분말 과립화가 널리 사용되고 있습니다.

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저자 소개

캐시 몬타네즈는 Stanford Advanced Materials (SAM)의 프로젝트 과학자입니다. 그녀는 한때 대학의 재료 과학 및 공학부에서 연구 교수로 재직했으며 현재는 내화 금속, 세라믹, 실험실 도가니, 연삭 바 등과 같은 SAM 제품의 성능 테스트 및 기술 지도를 담당하고 있습니다.