負の添加物製造、またはAMは、従来の鋳造方法では不可能であった複雑な形状に超硬く、密なセラミック部品を製造するための費用対効果の高い方法です。この技術でのエアロゲルの使用はユニークです。これは、ゲル化剤として、鋳造中の収縮がほとんどない、または全くなく、また熱分解後の焼結のための十分に分散した炭素源である。
3Dプリント金型へのゲル鋳造は、他の材料に拡張することができる多目的な技術です。レソルシノールホルムアルデヒドゲル化剤は、炭素軸受システムに最適です。まず、鋳造前にサスペンションの保存寿命を延ばすために2部のサスペンションを準備します。
これを行うには、惑星ミキサーを使用して、ポリエチレンイミンの0.88グラムを水の25.00グラムに溶解することによってRミックスを作成します。別のFミックスを作成するには、惑星ミキサーを使用して、水の16.83グラムにポリエチレンイミンの0.88グラムを溶解します。さて、Rミックスにレゾルシノール粉末の12.60グラムを溶解します。
溶液は、混合から粉末を完全に溶解した後、白く透明な溶液に変わる必要があります。また、fミックスに17.03グラムのホルムアルデヒド溶液を加え、完全な混合を確実にします。この時点で、RミックスとFミックスの両方に5.25グラムの炭化ホウ素粉末を別々に加えます。
その後、RミックスとFミックスに6.50グラムの酢酸を加え、それぞれに完全に混合することを確認します。鋳造用の金型を準備するには、アクリロニトリルブタジエンスチレン、またはABSフィラメントと融合堆積モデリング3Dプリンタを使用して金型を印刷します。サスペンションを十分に撹拌した後、RミックスとFミックスを組み合わせて最終的な懸濁液を得る。
鋳造前に、約10分間、最終懸濁液に真空を加え、水を沸かさずに気泡を除去します。これは、真空瓶を用いて、200〜300RPMで攪拌板を使用することによって達成することができる。このステップは、ゲル化剤が反応し始め、懸濁液の粘度が急激に増加するため、最も重要です。
この時間に敏感なステップを認識することは、最良の結果を得るには非常に重要です。すぐに3Dプリント金型に脱気懸濁液を注ぎ、ガラス容器を密封します。硬化プロセス中の水分損失を防ぐため、密閉可能なガラス容器の内側にモールドを入れます。
密閉容器に金型を入れ、60~80°Cのオーブンに入れ、硬化プロセスを開始します。長さスケールが数センチメートルの部品の少なくとも8時間の間、鋳造を治すことを許可します。8時間後、オーブンから金型で密封された容器を取り出し、室温まで冷却させます。
新しい容器に移し、金型が完全に沈むまで十分なアセトンを加えます。このプロセスは、溶解する必要があるボリュームの量によっては、最大で 2 ~ 4 日かかる場合があります。アセトン浴の攪拌を最小限に抑えたり、わずか40度Cに加熱したりして、プロセスをスピードアップするのに役立つ場合があります。
ABSプラスチックが溶解した後、アセトンバスからフリーグリーンボディを抽出します。すべての水分の完全な乾燥と除去を確実にするために、80°Cのオーブンに緑の体を置きます。乾燥後、各緑色のボディをグラファイトホイルが並ぶ2インチの石英管に入れます。
石英管を250 SCCMの流れるガスを含む炉に入れ、4重量%の水素ガスと96重量%のアルゴンガスで構成され、熱分解処理中に還元雰囲気を作り出します。炉内の緑色の体を毎分摂氏5度、摂氏1,050度まで加熱し、3時間保持します。緑色のボディが均一に暗い色で出てくることを確認し、熱分解処理による炭素の存在を示します。
次に、炭化部品を、焼結用に流れるヘリウムガスを真空埋め戻ししたグラファイト炉に入れます。炉2、摂氏290度を加熱し、部品の最適な緻密化を達成するために1時間保持します。1 時間後に削除します。
懸濁液の粘度は、pH2.8でのゲルキャスティングに最適化され、有意なゲル化が起こる前に最長の作業時間を提供する。粘度が1.0パスカル秒になるまで約20分です。走査型電子顕微鏡画像は、レゾルシノールホルムアルデヒドの熱分解後に、ホウ素炭化物粒子に形成される空間的に均一な炭素ネットワークの証拠を示す。
試料のX線回折は、種々の処理段階において、熱分解後のグラファイトピークの成長も確認する。断断面サンプルの追加顕微鏡検査は、摂氏2、280度で焼結された後、最終製品の低い空隙率を明らかにします。ホルムアルデヒドは発がん性があり、それを扱うことは非常に危険です。
そのため、適切な個人用保護具を着用し、換気の良い場所で作業することは、サスペンションを取り扱う際に不可欠です。このビデオを見た後、うまくいけば、あなたは今、負の添加剤製造プロセスに精通しており、正常に複雑な形状の緑の体に炭化ホウ素サスペンションをゲルキャストすることができ、後で彼らの完全な密度にそれらを焼結することができます。
