पाठ 9.5आकार देनाअध्याय 9 · पाउडर और सिरेमिक

माइक्रोवेव सिंटरिंग

माइक्रोवेव पार्ट को भीतर से गर्म करती हैं

माइक्रोवेव सिंटरिंग भट्टी की गर्म दीवारों की जगह माइक्रोवेव से दबे पाउडर के पार्ट को गर्म करती है। ऊर्जा सामग्री के भीतर सोखी जाती है, इसलिए पूरा पार्ट एक साथ गर्म होता है, जैसे रसोई का माइक्रोवेव सूप को भीतर से गर्म करता है। इससे सिंटरिंग के चक्र कई घंटों से कहीं कम हो सकते हैं, और सामग्री की संरचना ज़्यादा महीन रह सकती है।

माइक्रोवेव सिंटरिंग · भट्टी का अनुप्रस्थ काट और गर्म होने का पैटर्नबाईं भट्टी कटी हुई दिखाई गई है; दायाँ पैनल तुलना करता है कि साधारण भट्टी और माइक्रोवेव भट्टी में गर्मी कहाँ से शुरू होती है। घेरे में लिखे नंबर चरणों से मेल खाते हैं।

यह कैसे काम करती है

पार्ट लगाएँ। दबा हुआ पाउडर का पार्ट (अक्सर सिरेमिक) इन्सुलेशन के डिब्बे में रखा जाता है जो माइक्रोवेव को गुज़रने देता है पर गर्मी को भीतर रखता है। सिलिकॉन कार्बाइड की छड़ें, जिन्हें सस्सेप्टर (माइक्रोवेव को अच्छी तरह सोखने वाली सामग्री) कहते हैं, अक्सर उसके बगल में खड़ी होती हैं।
माइक्रोवेव बनाएँ। मैग्नेट्रॉन (वही नली जो रसोई के ओवन को भी चलाती है) माइक्रोवेव बनाता है, आम तौर पर 2.45 GHz पर और कई किलोवाट। वेवगाइड नाम की धातु की नली उन्हें बंद धातु गुहा में ले जाती है, जहाँ वे इधर-उधर टकराती हैं।
भीतर से गर्म करें। पार्ट के अणु और आवेश तरंगों को सोखकर उन्हें पूरे आयतन में गर्मी में बदल देते हैं। कई सिरेमिक ठंडे होने पर माइक्रोवेव को मुश्किल से सोखते हैं, इसलिए सस्सेप्टर उन्हें पहले गर्म करते हैं जब तक वे ख़ुद सोखने न लगें ("हाइब्रिड" हीटिंग)।
सिंटर करें और ठंडा करें। तापमान पर (जैसे कई सिरेमिकों के लिए लगभग 1,200–1,500 °C), कण जुड़ते हैं और पार्ट किसी भी सिंटरिंग की तरह सिकुड़ता और घना होता है। पायरोमीटर (बिना छुए तापमान नापने वाला थर्मामीटर) तापमान पर नज़र रखता है और शक्ति समायोजित की जाती है, फिर पार्ट डिब्बे में ठंडा होता है।

मुख्य तथ्य

सामग्री: मुख्यतः सिरेमिक (एल्यूमिना, ज़िर्कोनिया, फ़ेराइट, सिलिकॉन नाइट्राइड); साथ ही पाउडर धातु के पार्ट और कुछ कंपोज़िट
आम पार्ट: दंत ज़िर्कोनिया क्राउन, सिरेमिक घटक, कठोर-धातु की नोकें, शोध के नमूने
पार्ट का आकार: ज़्यादातर छोटे से मध्यम: कुछ ग्राम से कुछ दसियों सेंटीमीटर लंबे पार्ट तक
सटीकता: दूसरी सिंटरिंग की तरह: सिकुड़न का पूर्वानुमान लगाना होता है; सिंटर होने पर अक्सर किसी माप का लगभग ±0.5–1%
सतह की फ़िनिश: सिंटर होने पर दबे पार्ट जैसी; जहाँ ज़रूरी हो वहाँ ग्राइंड या पॉलिश की जाती है
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: प्रयोगशाला का काम, छोटी खेपें, और कुछ लगातार चलने वाली औद्योगिक लाइनें
टूलिंग और मशीन की लागत: आकार की कोई टूलिंग नहीं (पार्ट पहले से आकार में होता है); छोटी लैब इकाइयों से लेकर सैकड़ों हज़ार डॉलर की औद्योगिक प्रणालियों तक की भट्टियाँ
गति: अक्सर प्रति चक्र मिनट से कुछ घंटे, आम तौर पर उसी पार्ट के लिए पारंपरिक भट्टी से बहुत कम

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

भीतर से तेज़ गर्म होना, इसलिए छोटे चक्र
भट्टी की दीवारें गर्म करने में कम ऊर्जा बर्बाद
महीन कण, जिससे अक्सर पार्ट ज़्यादा मज़बूत बनते हैं
छोटी प्रयोगशालाओं और क्लिनिकों के लिए सघन उपकरण

सीमाएँ

कई सामग्रियाँ ठंडी होने पर कम सोखती हैं और उन्हें सस्सेप्टर चाहिए
हॉट स्पॉट और "थर्मल रनअवे" (वह जगह जो तेज़ और तेज़ ज़्यादा गर्म होती जाए) पार्टों को दरका सकते हैं
तापमान को एकसमान नापना और नियंत्रित करना कठिन है
धातुएँ माइक्रोवेव को परावर्तित करती हैं, इसलिए ठोस धातु के पार्टों का उपचार कठिन है

कहाँ इस्तेमाल होती है

दंत चिकित्साक्लिनिक के आकार की भट्टियों में ज़िर्कोनिया क्राउन और ब्रिज की तेज़ सिंटरिंग
उन्नत सिरेमिकचरम गर्मी के लिए एल्यूमिना, सिलिकॉन नाइट्राइड और अति-उच्च-तापमान सिरेमिक
इलेक्ट्रॉनिक्सफ़ेराइट और दूसरे इलेक्ट्रोसिरेमिक
एडिटिव मैन्युफ़ैक्चरिंगमाइक्रोवेव भट्टियों में प्रिंट किए धातु और सिरेमिक पार्टों की सिंटरिंग
शोधनए सिरेमिक और कंपोज़िट नुस्ख़ों के तेज़ परीक्षण

इसे कैसे पहचानें

पार्ट देखकर आमतौर पर पता नहीं चलता: यह किसी भी सिंटर किए गए सिरेमिक या धातु के पार्ट जैसा ही दिखता है।
भेद भट्टी से खुलता है: वेवगाइड से जुड़ा एक धातु का डिब्बा, जिसके अंदर कोई दहकता हीटिंग एलिमेंट नहीं होता।
लैब और मेकर वाले पार्ट अक्सर सफ़ेद फ़ाइबर-इंसुलेशन के डिब्बे या सिलिकॉन कार्बाइड क्रूसिबल में रखे मिलते हैं।

तुलना करें

पाउडर धातुकर्म9.1पारंपरिक भट्टी इस्तेमाल करती है, जो घंटों में बाहर से अंदर की ओर गर्म करती है।स्पार्क प्लाज़्मा सिंटरिंग9.4यह भी अंदर से तेज़ी से गर्म करती है, लेकिन डाई से गुज़रती बिजली की धारा और दबाव के साथ।सोल-जेल प्रोसेसिंग9.6बारीक सिरेमिक बनाने का एक और तरीका, जो पाउडर की जगह तरल से शुरू होता है।

देखें

National Science Foundation News · माइक्रोवेव भट्टियाँ सिरेमिक बनाना क्यों तेज़ करती हैं, लैब की फ़ुटेज के साथ

Hunan WISE Microwave Technology Co., Ltd · औद्योगिक भट्टी के हिस्से: मैग्नेट्रॉन, वेवगाइड, चैंबर

The Virtual Foundry, Inc. · सस्सेप्टर का विचार, क्रूसिबल में 3D-प्रिंट किए धातु के पार्ट के साथ

CERAMBOT · प्रिंट किए सिरेमिक पार्ट पकाती एक छोटी माइक्रोवेव भट्टी

असली तस्वीरें देखें

Wikipedia: Sintering — सिंटरिंग पर सामान्य लेख, जिसमें माइक्रोवेव सिंटरिंग का एक हिस्सा है; अंग्रेज़ी Wikipedia में इसका अलग लेख नहीं है
Wikimedia Commons फ़ोटो खोज

याद रखें

माइक्रोवेव सिंटरिंग पार्ट को ही गर्म करती है, भट्टी की दीवारों को नहीं।
अंदर से गर्म करने पर चक्र छोटे होते हैं और दाने बारीक बनते हैं।
ठंडे में कमज़ोर अवशोषण और हॉट स्पॉट मुख्य चुनौतियाँ हैं, जिन्हें सस्सेप्टर और सावधान नियंत्रण से सुलझाया जाता है।