Mar gheall ar chruas ard, friotaíocht ard teochta, friotaíocht creimeadh, agus insliú leictreachais den scoth, úsáidtear criadóireacht alúmana go forleathan i réimsí déantúsaíochta ardleibhéil amhail aeraspáis, pacáistiú leictreonach, feistí leighis, agus páirteanna caitheamh-resistant. Sna hiarratais seo, is céim ríthábhachtach é an próiseas foirmithe a chinneann feidhmíocht deiridh, cruinneas tríthoiseach, agus iontaofacht na ceirmeacha. Tagraíonn foirmiú don phróiseas a bhaineann le púdar alúmana a ullmhú i gcomhlacht glas le cruth agus méid áirithe. Chun dífhoirmiú nó scoilteadh a sheachaint le linn triomú nó shintéiriú ina dhiaidh sin, is gá go mbeadh dlús chomh hard agus aonfhoirmeacht mhaith ag an gcomhlacht glas.
Aicmiú Modhanna Foirmithe Ceirmeacha Alúmana
Is féidir próisis fhoirmithe ceirmeacha a aicmiú de réir saintréithe sreafa an bhán isteach i bhfoirmiú tirim agus foirmiú fliuch, agus foirmiú fliuch a roinnt tuilleadh ina fhoirmiú plaisteach agus ina fhoirmiú collóideach.
Foirmiú Tirim
I bhfoirmiú tirim, is beag uisce nó gan aon uisce atá sa bhán (níos lú ná 6%), agus ní mó ná 1%–2% an t-ábhar atá i gcónascairí nó i mbealaithe eile de ghnáth. Is éard atá i gceist leis an bpróiseas ná an púdar a chur isteach i múnla agus fórsa meicniúil seachtrach a chur i bhfeidhm chun an púdar a mhúnlú. Coinnítear an comhlacht glas ceirmeach le chéile trí fhrithchuimilt idir cáithníní ceirmeacha, ag cothabháil méid agus cruth áirithe. Is córas ilchodach é an comhlacht glas comhdhéanta de chéim bhán, leachtach (ceanglóra), agus aer.
01 Fáscadh Tirim
Is éard atá i gceist le brú tirim ná an púdar a mheascadh le huisce nó le ceanglóra ar dtús chun gráinníní a fhoirmiú, ansin an púdar gráinneach a chur isteach i múnla agus brú a chur i bhfeidhm chun comhlacht glas a fhoirmiú le neart agus cruth áirithe. Áirítear ar na buntáistí a bhaineann le brú tirim próiseas simplí, oibriú éasca, oiriúnacht do tháirgeadh tionsclaíoch ar scála mór, dlús glas ard, agus crapadh beag ar an táirge sintéaraithe. Mar sin féin, toisc go n-úsáideann an brú tirim brú aon-aiseach, taispeánann an corp glas aonfhoirmeacht dlúis shuntasach, rud a éiríonn níos suntasaí de réir mar a mhéadaíonn tiús an tsampla. Ina theannta sin, ní féidir ceirtleáin sa phúdar a dhíchur le linn ullmhú púdar, rud a fhágann go bhfuil sé deacair criadóireacht mhín a tháirgeadh.
02 Fáscadh Iseastatach
Is éard atá i gceist le brú isostatach púdar a chur isteach i múnla rubair dífhoirmithe agus ansin brú comhionann a chur i bhfeidhm ó aiseanna éagsúla trí mheán gásach nó leachtach chun an chuid a dhéanamh. I gcomparáid le brúite tirim, úsáideann brú isostatach brúigh il-aiseach, a réitíonn an fhadhb dlúis neamh-chomhionannais de chomhlachtaí glasa brúite tirim agus a laghdaíonn fad taistil na gcáithníní púdar, rud a mhéadaíonn an ráta foirmithe. Mar sin féin, tá míbhuntáistí ag baint le brú isostatach cosúil le costas ard trealaimh, cothabháil casta, agus claonadh i leith lochtanna (m.sh. neamhrialtachtaí dromchla, scoilteanna comhbhrú). I gcás táirgí mórmhéide, is minic go mbíonn brú isostatach ar “chos an eilifint” nó ar ghrádáin dlúis ón taobh amuigh isteach. Faoi láthair, úsáidtear criadóireacht alúmana a tháirgtear trí bhrú isostatach sa tSín go príomha le haghaidh radóim ceirmeacha, sleeves ceirmeach inslithe críochfoirt ard-minicíochta, etc.
Foirmiú Fliuch Traidisiúnta
I gcomparáid le foirmiú tirim, is féidir le foirmiú fliuch ceirtleán púdar a sheachaint, lochtanna sa chorp glas a laghdú nó fiú a dhíchur, agus iontaofacht táirgí ceirmeacha a fheabhsú, ag tairiscint bealach iontaofa chun criadóireacht mhín nó scannáin ceirmeacha a tháirgeadh. Go ginearálta áirítear na céimeanna seo a leanas i bhfoirmiú fliuch: (1) púdar ceirmeach a shintéisiú nó a mheascadh; (2) ullmhú sciodair ceirmeach; (3) soladú an sciodair; (4) a thriomú chun tuaslagóir a bhaint; (5) shintéiriú chun an ceirmeach a fháil. Is iad na príomhphointí i bhfoirmiú fliuch ná sciodair ceirmeach a ullmhú agus an comhlacht glas a thriomú.
01 Réitigh Duillín
Is éard atá i gceist le réitigh duillín ná púdar ceirmeach a scaipeadh go haonfhoirmeach i meán leachtach chun sciodair ceirmeach a fhoirmiú, agus ansin an sciodar a dhoirteadh isteach i múnla plástair. Déanann fórsa ribeach an mhúnla plástair an tuaslagóir a ionsú ón sciodar, rud a fhágann go soladaíonn an ceirmeach agus go gcruthóidh sé comhlacht glas le cruth agus méid áirithe. Éilíonn réitigh duillín go mbeidh sreabhach agus cobhsaíocht den scoth ag an sciodar. Ina theannta sin, ní mór tréscaoilteacht mhaith a bheith ag an múnla chun an meán leachtach a bhaint as an gcomhlacht glas a éascú. Tá buntáistí ag baint le réitigh duillín mar phróiseas simplí, costas táirgthe íseal, agus rialú próiseas éasca. Mar sin féin, tá an t-am foirmithe fada, tá an dlús glas agus an neart íseal, agus tá seans maith go dtarlóidh lochtanna cosúil le scoilteadh agus pinholes. Bunaithe ar réitigh duillín, tá modhanna feabhsaithe forbartha ag taighdeoirí ar nós réitigh duillín lártheifeacha, réitigh brú-duillín, agus brúigh scagaire.
02 Téiptheilgean
Is meascán slaodach, droch-sreabhadh de phúdar ceirmeach, plaisteachizer, scaiptheoir agus tuaslagóir é an sciodar ceirmeach a úsáidtear i téip-réitigh. Tar éis é a dhí-aeráil, cuirtear an sciodar ar mheaisín téiptheilgthe, scaiptear é le lann dochtúir go tiús áirithe ar théip iompróra, triomaítear é agus scamhtar é chun scannán tanaí a dhéanamh. Déantar an comhlacht glas a mheaisíniú ansin de réir toisí an táirge. Éilíonn an sciodar le haghaidh réitigh téip scaipeadh aonfhoirmeach ar an púdar ceirmeach gan ceirtleáin nó ceanglóra neamhthuaslagtha. Le linn ullmhú comhlacht glas, tá réitigh téip seans maith le saincheisteanna cosúil le tiús míchothrom, dromchla garbh, scars, agus lochtanna. Úsáidtear téip-réitigh go príomha chun plátaí tanaí ceirmeacha a tháirgeadh, a chuirtear i bhfeidhm go forleathan i bhfoshraitheanna ciorcaid chomhtháite, ábhair fhoshraitheanna le haghaidh foshraitheanna, toilleoirí, agus éagsúlachtaí ísealvoltais.
Próisis Foirmithe Collóideach Úrscéalta
Is éard atá i gceist le foirmiú collóideach púdar ceirmeach a scaipeadh go haonfhoirmeach i dtuaslagóir chun sciodar ceirmeach ard-solaide, slaodachta íseal a fháil, a dhoirteadh isteach i múnla agus a dhaingniú trí mhodhanna éagsúla chun corp glas a fháil le cruth agus méid áirithe. Le blianta beaga anuas, tá dul chun cinn suntasach déanta ar mhodhanna foirmithe den sórt sin, rud a d'eascair roinnt próiseas díorthaithe, mar shampla glóthachcastáil, réitigh téachtadh díreach, agus réitigh téachtadh spontáineach.
01 Glóthachtáil
Comhcheanglaíonn gelcasting foirmiú traidisiúnta fliuch le ceimic polaiméire. Déantar monaiméirí orgánacha a pholaiméiriú faoi choinníollacha áirithe chun líonra polaiméire tríthoiseach a fhoirmiú, a ghlasann na cáithníní ceirmeacha agus na móilíní tuaslagóirí sa líonra, rud a fhágann go soladaíonn an sciodar ceirmeach agus go gcruthóidh sé comhlacht glas. Ní hamháin go bhfaigheann an modh seo na buntáistí a bhaineann le foirmiú traidisiúnta fliuch (duillín-réitigh, múnlú insteallta) le hoidhreacht ach sáraíonn sé a gcuid fadhbanna den chuid is mó, rud a fhágann gur próiseas foirmithe ceirmeach luachmhar é.
The greatest challenge in gelcasting is preparing a high‑solids (>50 toirte%) sciodar ceirmeach ach ar shlaodacht íseal. Déantar sreabhach an sciodair a chinneadh go príomha ag scaiptheacht agus cobhsaíocht an phúdair sa tuaslagóir, is féidir a bhaint amach trí scaiptheoir cuí a roghnú agus pH an sciodair a rialú. Dúshlán eile is ea soladú an sciodair a rialú. Ba cheart go mbeadh coinníollacha polaiméirithe an mhonaiméir orgánach roghnaithe agus an tras-nascaire inrialaithe go héasca. Ba cheart go mbeadh an t-ábhar orgánach sa chorp glas chomh híseal agus is féidir, agus ba cheart go mbeadh ard-neart ag an gcomhlacht glas mar thoradh air. Is gnách go mbíonn an breisiú orgánach i geiltheilgean níos lú ná 5 wt.%, mar sin ní gá aon chéim dóite ceanglóra ar leith. Tá ard-neart agus struchtúr aonfhoirmeach ag an gcomhlacht glas a fhaightear. Tá buntáistí ag baint le gelcasting amhail foirmiú cruth gar-líonra, an cumas táirgí casta i gcruth a tháirgeadh, agus an cumas táirgí mórmhéide a tháirgeadh.
02 Téachtadh Díreach Réitigh
Teicníc foirmithe ceirmeacha úrnua é réitigh téachta díreach a forbraíodh bunaithe ar gelcasting. Úsáideann sé modhanna cosúil le catalú einsímeach, rialú pH an sciodair ceirmeacha, nó rialú tiúchana leictrilít chun an t-éaradh ciseal dúbailte idir cáithníní ceirmeacha a choigeartú, cobhsaíocht fionraí an sciodair ceirmeacha a dhíchobhsú, agus soladú in-situ na gcáithníní ceirmeacha a chur faoi deara chun comhlacht glas a dhéanamh. Is éard atá i gceist leis an meicníocht um chlaochlú leacht-soladach ná an tarraingt van der Waals agus an t-éaradh leictreastatach a ghineann an ciseal dúbailte a choigeartú. Trí mhéid fórsa van der Waals a athrú agus éanadh leictreastatach, déantar soladú an sciodair a rialú: nuair is mó a mheallann an van der Waals, is gnách go soladaíonn an sciodar; nuair is mó atá éaradh leictreastatach, is gnách go scaipeann an sciodar. Níor cheart go mbeadh an luchtú solaid ar an sciodair le haghaidh réitigh díreach téachta níos lú ná 55 toirte, ionas gur féidir soladú a bhaint amach trí pH an sciodair a choigeartú. Is furasta na coinníollacha soladaithe a rialú agus a bhaint amach. Táirgeann an teilgin téachta díreach comhlachtaí glasa a bhfuil ard-dlúis, aonfhoirmeacht mhaith acu, ábhar orgánach íseal, agus an cumas táirgí casta-chruthach a fhoirmiú. Mar sin féin, tá an próiseas casta, tá an neart glas sách íseal, agus níl uilíocht ag an modh.
03 Téachtadh Spontáineach Réitigh
Is próiseas foirmithe ceirmeacha nua é an réitigh téachtaithe spontáineach a d'fhorbair Institiúid Ceirmeachta Shanghai in 2011. Úsáideann sé comhpholaiméirí intuaslagtha in uisce atá bunaithe ar isobutylene mar scaiptheoir agus mar ceanglóra chun comhlachtaí glasa ceirmeacha a ullmhú. Tá réitigh téachtadh spontáineach cosúil le gelcasting in ullmhú sciodair, modh foirmithe, agus tréithe comhlacht glas. Is é an difríocht atá ann ná go bhfeidhmíonn an comhpholaiméir isabúitléine-bhunaithe in uisce-intuaslagtha mar scaiptheoir agus mar ceanglóra i réitigh téachta spontáineach, ag baint amach soladú trí shlabhraí fada móilíneacha a nascadh. I gcodarsnacht leis sin, baineann gelcasting soladú amach trí pholaiméiriú móilíní monaiméir agus tras-nascairí chun líonra tríthoiseach a fhoirmiú a ghlacfaidh cáithníní ceirmeacha. I measc na buntáistí a bhaineann le teilgin téachtadh spontáineach tá ábhar orgánach íseal, soladú teocht an tseomra, oibriú simplí, agus costas táirgthe íseal.