粘土が焼結する温度は通常1,100℃から1,500℃の範囲である。
この範囲は、セラミック材料の特定の組成と所望の特性に依存する。
焼結は材料の構造に大きな変化をもたらします。
この変化により、材料の密度、強度、透光性が向上します。
粘土焼結について知っておくべき5つの重要な要素
1.材料構造の変化
焼結中、粘土は構造変化を起こす。
例えば、一般的なセラミック材料であるジルコニアは、単斜晶の結晶構造から始まります。
約1,100℃から1,200℃で多方晶に変態する。
この変態により、材料の粒子密度、強度、透光性が向上する。
2.焼結温度
ジルコニアの構造変換は約1,100℃～1,200℃で起こるが、ほとんどの焼結炉はさらに高温で運転される。
これらの温度は1,500℃に近いことが多い。
より高い温度は、セラミック材料が理論上の最大密度の99%に近い密度を達成することを保証します。
これは機械的強度と耐久性にとって極めて重要である。
3.密度に対する温度の影響
最終焼結温度はセラミックの密度に大きく影響します。
一般に、温度が高いほど材料は密になります。
これは、高温になるとセラミックのガラス相が流動し、粉末構造を取り込んで気孔率が減少するためです。
4.プロセスと装置
焼結に先立ち、未焼成のセラミック（多くの場合「グリーン」の状態）は通常、ジルコニアビーズを入れたるつぼに入れられます。
これにより、材料が収縮する際に移動できるようになります。
焼結プロセスでは、セラミックを高温（多くの場合、融点の80～90％）に加熱します。
これにより、クリープ、拡散、微細構造の均質化が引き起こされます。
このプロセスにより、気孔やその他の内部欠陥が治癒され、材料の機械的特性が改善される。
5.焼結のバリエーション
焼結には、温度のみを用いる無加圧焼結など、さまざまな方法がある。
熱間静水圧プレスは、3D形状に使用されるバリエーションである。
これらの方法には、ナノ粒子焼結助剤やモノリシック成形技術を使用することができる。
これらの技術は、焼結材料において所望の特性を達成するのに役立つ。
要約すると、粘土の焼結には、材料を1,100℃～1,500℃の温度で加熱することが含まれる。
このプロセスは、セラミック材料を様々な用途に適した緻密で強靭な耐久性のある製品に変えるために非常に重要です。
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