Yag焼結中に黒鉛型と粉末の間に黒鉛紙やモリブデンシートが使用されるのはなぜですか？

黒鉛紙とモリブデンシートは、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（YAG）セラミックスのホットプレス焼結中に重要な隔離バリアとして機能します。その主な機能は拡散を防ぎ、セラミック粉末が極度の熱と圧力下で黒鉛型と化学反応したり付着したりするのを阻止することです。

これらのライナーの主な目的は、焼結材料と工具を分離することです。犠牲的な界面として機能することで、セラミック表面の化学的純度を確保し、完成したサンプルの簡単で非破壊的な除去を可能にします。

隔離のメカニズム

焼結に必要な高温条件下では、黒鉛は化学的に活性になります。バリアがないと、金型からの炭素原子がYAG粉末に拡散する可能性があります。

この拡散は、界面で望ましくない化学反応を引き起こします。ライナーは、この移動を効果的にブロックし、セラミックの化学的完全性を維持します。

高圧と高温が組み合わさると、接触面間の付着が自然に促進されます。YAG粉末は、このプロセス中に金型の内壁に融合する傾向があります。

黒鉛紙またはモリブデンシートは離型剤として機能します。これらは、セラミックが金型構造に物理的に結合するのを防ぐ非反応性の境界を作成します。

最も直接的な運用上の利点は、サンプルの取り出しやすさです。セラミックが金型に融合しないため、焼結されたサンプルは力をかけずに押し出すことができます。

これにより、セラミックのひび割れや、取り出し時の黒鉛型への損傷のリスクがなくなります。

黒鉛型との直接接触は、しばしばYAGセラミック表面への炭素汚染につながります。

プレスヘッドに高融点のモリブデンシートを使用したり、壁に沿って黒鉛紙を使用したりすることで、最終製品のクリーンで汚染されていない表面プロファイルを維持できます。

特に黒鉛紙は、柔軟な緩衝層として機能します。金型の内壁のわずかな表面の粗さや不規則性を補正するのに十分な柔軟性があります。

これらの不規則性を平滑化することにより、ライナーは機械的圧力が粉末全体に均一に伝達されるのを助けます。

これは、焼結サンプル全体で一貫した密度を達成し、ホットスポットや低圧縮領域を回避するために重要です。

どちらの材料もバリアとして機能しますが、特定の場所に特定の理由で使用されることがよくあります。モリブデンシートは、高い融点と剛性のため、通常はプレスヘッドに配置されます。

黒鉛紙は、その柔軟性のため、内壁のライニングに使用されます。それらを誤って交換すること（たとえば、剛性のあるシートを円筒形に巻き付けようとすること）は、保護のギャップにつながる可能性があります。

一般的な間違いは、これらのライナーを何度も再利用しようとすることです。それらは、金型が劣化しないように、それ自体が劣化するように設計されています。

損傷したシートや紙を再利用すると、拡散が発生し、保護の利点が無効になり、バッチが台無しになる可能性があります。

ホットプレス焼結プロセスを最適化するには、材料の選択を特定の目標に合わせます。

表面純度が主な焦点の場合：モリブデンシートがプレスヘッドに使用され、最も直接的な圧力のかかる箇所での炭素拡散に対する高密度の不浸透性バリアを提供していることを確認してください。
金型の寿命が主な焦点の場合：付着を防ぐために内壁を黒鉛紙でライニングすることを優先してください。これにより、高価な黒鉛工具を破壊する研磨スクレーピングの必要がなくなります。

YAGセラミックスのホットプレスでの成功は、温度と圧力だけでなく、粉末と工具間の界面の完全性にも依存します。