다공성 세라믹 척이라고도 알려진 다공성 세라믹 진공 척은 주로 미세 다공성 세라믹 층과 지지 프레임으로 구성됩니다. 이는 마이크론-레벨 또는 서브마이크론-레벨 상호 연결된 기공 채널을 통해 균일한 부압 흡착을 달성하는 진공 클램핑 장치입니다. 다양한 세라믹 재료 중에서 알루미나 세라믹은 우수한 화학적 안정성, 강한 내식성, 높은{4}}온도 저항성, 높은 기계적 강도, 우수한 내마모성, 우수한 치수 안정성 및 높은 비용- 효율성과 같은 장점으로 인해 다공성 세라믹 진공 척 제조에 가장 일반적으로 사용되는 재료 중 하나입니다.
기존의 홈이 있거나 천공된 척과 비교하여 다공성 세라믹 진공 척은 전체 흡착 표면에 걸쳐 보다 균일한 부압 분포를 달성할 수 있으므로 과도한 국부 흡착으로 인한 응력 집중 및 표면 함몰을 방지할 수 있습니다. 이는 "홈으로의 흡입"으로 인한 얇은 시트의 변형 및 국부적인 손상을 크게 줄입니다. 이러한 특성은 실리콘 웨이퍼 및 유리 시트와 같은 얇고 평평한 공작물의 정밀 가공 공정에서 뚜렷한 이점을 제공하므로 평탄도, 균일한 힘 분포 및 처리 안정성에 대한 요구 사항이 높은 응용 분야에 특히 적합합니다.
세라믹 진공 척은 진공 부압을 통해 공작물 흡착 및 클램핑을 달성합니다. 따라서 소재의 통기성은 척의 작업 효율성에 결정적인 영향을 미치며, 관통-기공 구조는 안정적인 통기성을 달성하기 위한 기반입니다. 동시에 실제 응용 분야의 진공 척은 우수한 공기 투과성뿐만 아니라 높은 기계적 강도, 탁월한 내마모성, 우수한 치수 안정성 및 높은 표면 가공 정확도를 요구합니다. 또한 일부 응용 시나리오에서는 재료가 정전기 축적을 효과적으로 억제하고 공작물 표면 품질, 가공 정밀도 및 장치 성능에 대한 정전기 방전의 부작용을 줄이기 위해 적절한 정전기 소산 기능도 보유해야 합니다.
압출 성형, 동결 건조, 유기 폼 함침, 입자 패킹, 기공 형성제 첨가, 겔 캐스팅, 3D 프린팅 등을 포함하여{0}}공극 통기성 세라믹을 제조하는 다양한 방법이 있습니다. 진공 척에 적용하기에 더 적합한 것은 무엇입니까?
01 포어-포밍제 방식
알루미나 분말을 유기 또는 무기 기공-형성제와 혼합하여 성형합니다. 소결하는 동안 기공-형성제는 분해되거나 연소되어 기공을 남깁니다. 일반적으로 사용되는 기공{4}}형성제로는 전분, 셀룰로오스, 석유 코크스, 자당, PS 미소구체, 유기 섬유, PMMA 미소구체, 탄소 분말, 파라핀 왁스 등이 있습니다.
02 젤 캐스팅 방법
겔캐스팅법은 다공성 세라믹을 형성하는 중요한 기술로 1990년대 미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에서 제안했다. 이 방법에는 세라믹 슬러리에 유기 단량체, 가교제, 촉매 및 개시제를 첨가하는 과정이 포함됩니다. 현장 중합을 통해 3차원- 폴리머 네트워크가 형성되고, 이는 슬러리 내에 세라믹 입자를 고정시켜 거의-그물- 모양의 세라믹 그린 본체를 생성합니다. 사용되는 용매 유형에 따라 겔 캐스팅 방법은 수성 겔 캐스팅과 비-비수성 겔 캐스팅의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
03 3D 인쇄 방법
다공성 세라믹 제조를 위한 3D 프린팅의 중요성은 주로 "수동적 기공 형성"에서 "능동적으로 설계된 기공 구조"로의 전환에 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 디지털 모델링과 층{3}}층-층 적층 제조를 통해 기공의 형태, 크기, 분포 및 연결성을 직접 제어할 수 있으므로 다공성 세라믹의 거시적 구조와 미세 기공 구조 모두의 시너지 디자인이 가능해집니다.
연구자들은 공소결 통합 공정과 결합된 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린팅을 활용하여 다공성 알루미나 세라믹 척을 준비했습니다. 이 방법에서는 알루미나 분말, 소결 보조제 및 탄소 섬유를 포함하는 복합 공급원료를 단방향 방식으로{3}}층-층 인쇄하여 탄소 섬유가 인쇄 경로를 따라 정렬되도록 합니다. 이어서, 재료는 인쇄 경로에 수직인 조각으로 절단됩니다. 탈지 및 소결 후에는 균일한 방향의 -공극을 통해 길쭉한 구조가 형성됩니다. 또한, 다공성 세라믹층은 건식 프레싱, 등압 프레싱 및 공소결을 통해-고순도 알루미나 기판과 일체로 결합됩니다. 결과는 이 방법으로 제조된 척이 약 38%~40%의 기공률 조건에서도 높은 가스 흐름과 높은 계면 결합 강도를 유지한다는 것을 나타냅니다.
04 동결건조 방식
동결건조법은 용매의 동결 및 승화 과정을 이용하여 기공 구조를 구축하는 다공성 세라믹 제조 기술이다. 그 본질은 동결된 용매 결정을 임시 템플릿으로 사용하여 입자 반발 및 후속 승화 제거를 통해 다공성 구조를 만드는 데 있습니다.
방향성 관통 기공 다공성 흡착층을 제조하기 위한 동결-주조 및 승화 건조 공정을 기반으로 하는 진공 척 솔루션이 개발되었습니다. 이 방법은 단방향 동결을 사용하여 흡착 표면에 수직으로 정렬된 기공 채널을 유도합니다. 그런 다음 이러한 채널은 홈이 포함된 베이스 플레이트와 결합 및 밀봉되어 작은 기공 크기, 낮은 흐름 손실, 균일한 흡착 및 흡착 영역이 완전히 덮이지 않는 작동 조건에 대한 적합성을 특징으로 하는 다공성 진공 척이 생성됩니다.