Mecanizado de precisión de piezas cerámicas

Las piezas sinterizadas de cerámica son piezas mecánicas fabricadas con materiales cerámicos especiales mediante mezcla, moldeado, sinterización y procesamiento. Estos materiales cerámicos pueden ser cerámicas de óxido, cerámicas de nitruro, cerámicas de boruro, cerámicas de carburo, etc.

Las piezas sinterizadas de cerámica tienen muchas propiedades que los materiales metálicos no tienen, como alta resistencia, alta dureza, alto módulo elástico, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, resistencia al choque térmico, etc.
Las piezas de cerámica se utilizan ampliamente en la industria de semiconductores. Son preferidas porque los materiales cerámicos tienen una serie de propiedades excelentes, como alta dureza, resistencia a altas temperaturas, buen aislamiento y estabilidad química y, en algunos casos, alta conductividad térmica. El acabado de las piezas de cerámica es un paso muy crítico en todo el proceso de fabricación. Está directamente relacionado con la precisión dimensional final, la rugosidad de la superficie y el rendimiento general de las piezas.

Pasos para el acabado de piezas cerámicas sinterizadas:
1. Molienda:
Rectificado en seco: Adecuado para eliminar más exceso en la etapa inicial, utilizando abrasivos duros como abrasivos de diamante.
Molienda húmeda: se realiza en el líquido de molienda, lo que ayuda a reducir la temperatura de molienda y el riesgo de grietas, y es adecuado para un tratamiento de superficies más delicadas.

Rectificado plano, rectificado interior, rectificado exterior: elija el método de rectificado correspondiente para piezas cerámicas de diferentes formas.

Pulido: Pulido mecánico: Utiliza discos de pulido suaves y pastas de pulido para eliminar defectos microscópicos de la superficie a través de pequeñas partículas abrasivas para lograr un efecto espejo. Pulido químico mecánico (CMP): Utiliza una combinación de corrosión química y pulido mecánico, que es adecuado para piezas con formas complejas y requisitos de alta precisión.

Pulido magnetorreológico (MRF): utiliza un campo magnético para controlar la viscosidad y la fuerza de corte del líquido de pulido para lograr un acabado superficial a nivel nanométrico.

Procesamiento láser: es adecuado para piezas cerámicas de alta precisión y formas complejas, como perforación y corte, que pueden minimizar la zona afectada por el calor y mantener las propiedades del material.

El esmerilado y el pulido son procesos posteriores al procesamiento en la fabricación de piezas cerámicas:

1. Mejora del acabado de la superficie: debido a las características duras y frágiles de los materiales cerámicos, la superficie puede presentar marcas de procesamiento evidentes y defectos menores después del procesamiento convencional. El esmerilado y pulido pueden eliminar estas marcas y mejorar significativamente la suavidad y el acabado de la superficie, lo que es esencial para las piezas que requieren un ajuste de alta precisión, sellado o rendimiento óptico.
2. Conseguir dimensiones precisas: Aunque las piezas cerámicas tienen ciertas dimensiones después del moldeo y la sinterización, a menudo es necesario eliminar el exceso de material mediante rectificado para garantizar la precisión de las dimensiones finales y satisfacer las necesidades de ensamblaje de precisión.
3. Mejora de la integridad de la superficie: el esmerilado y pulido pueden reducir o eliminar defectos de la superficie, como microfisuras y daños en la capa superficial, lo que es muy importante para mejorar la resistencia mecánica, la resistencia al desgaste y la vida útil de las piezas cerámicas. Una buena integridad de la superficie es esencial, especialmente en aplicaciones que están sujetas a entornos corrosivos o de alto estrés.
4. Mejora del rendimiento funcional: En los campos de la electrónica, los semiconductores y la óptica, la calidad de la superficie de las piezas cerámicas afecta directamente a sus propiedades eléctricas, conductividad térmica y propiedades ópticas. Por ejemplo, el pulido de sustratos cerámicos puede reducir la pérdida de transmisión de señales y mejorar la fiabilidad de los circuitos integrados.
5. Necesidades estéticas: En algunos productos de consumo o artículos decorativos, la apariencia de las piezas de cerámica es igualmente importante. El pulido y esmerilado pueden dar a la superficie de cerámica un brillo similar al de un espejo, mejorando el atractivo visual y la textura del producto.
6. Cumplir con los requisitos de procesamiento especiales: para piezas de cerámica con estructuras complejas, como ranuras y orificios de precisión, el esmerilado y el pulido son medios efectivos para lograr un procesamiento preciso de estos detalles, asegurando que las dimensiones de cada pieza sean precisas, los bordes estén limpios y sin rebabas.

Los materiales cerámicos funcionales avanzados desempeñan un papel vital en el campo industrial gracias a su excelente rendimiento. Sin embargo, la aplicación generalizada de los materiales cerámicos aún enfrenta muchos problemas y desafíos, entre los que se encuentran la confiabilidad, la densidad y la resistencia como las principales limitaciones. Cómo lograr una rápida densificación de los materiales a una temperatura de sinterización más baja y preparar bloques cerámicos sin poros, con una estructura uniforme, granos finos y un refuerzo de los límites de grano sigue siendo el objetivo que los científicos de materiales cerámicos persiguen constantemente.