Wyzwanie Klienta
Szwajcarski instytut borykał się z krytycznymi ograniczeniami związanymi z konwencjonalnymi tyglami z tlenku glinu i grafitu w swoich procesach spiekania ceramiki o ultra wysokiej czystości (1700°C+):
- Ryzyko Zanieczyszczenia: Tygle z tlenku glinu uwalniały jony alkaliczne do proszków ceramicznych, naruszając czystość materiału dla komponentów lotniczych.
- Awaria Szoku Termicznego: Tygle grafitowe pękały po 50 cyklach termicznych, powodując utratę próbek w kosztownych eksperymentach badawczo-rozwojowych.
- Niska Wydajność Procesu: Częste wymiany i cykle czyszczenia opóźniały harmonogramy projektów o 30%.
Główne Problemy:
- Niemożność utrzymania czystości materiału w cennych badaniach i rozwoju.
- Krótka żywotność w ekstremalnych warunkach cykli termicznych.
- Wysokie koszty wynikające z nieudanych eksperymentów i przestojów.
Rozwiązanie Kegu
Kegu opracowało Tygle SiC Spiekane Bez Ciśnienia Dla Przemysłu Ceramicznego / Baterii Litowych / Metalurgicznego dostosowane do zastosowań w ultra czystych, wysokotemperaturowych:
Innowacje Techniczne
-
Konstrukcja Zoptymalizowana Pod Kątem Czystości
- Skład Materiału: 99,9% czystego SiC (zawartość zanieczyszczeń metali <50 ppm), certyfikowane przez Szwajcarskie Centrum Elektroniki i Mikrotechnologii (CSEM).
- Wykończenie Powierzchni: Polerowane do Ra ≤ 0,5μm, aby zminimalizować przyleganie proszku i zapewnić łatwe czyszczenie.
-
Wydajność w Ekstremalnych Warunkach
- Zakres Temperatur: Stabilny od temperatury pokojowej do 1800°C, wytrzymujący ponad 1000 cykli termicznych (-20°C do 1800°C) bez pękania.
- Odporność na Korozję: Nienaruszony przez agresywne topniki (np. Na2CO3, K2O) stosowane w syntezie ceramiki.
- Przewodność Cieplna: 140 W/m·K, umożliwiająca równomierne ogrzewanie i skrócenie czasu spiekania o 20%.
-
Identyfikowalność i Kontrola Jakości
- Czystość Surowców: Proszek SiC pozyskiwany z ultra czystych złóż kwarcu (górnictwo certyfikowane zgodnie z ISO 14001).
- Proces Produkcji: Spiekanie próżniowe w temperaturze 2200°C przez 20 godzin w atmosferze argonu w celu wyeliminowania defektów indukowanych przez tlen.
- Protokół Testowania:
- Analiza XRF pod kątem czystości pierwiastkowej (przeprowadzona przez SGS Switzerland).
- Test Dyne'a dla kompatybilności energii powierzchniowej z zawiesinami ceramicznymi.
Współpraca B+R
- Prototypowanie na Zamówienie: Współopracowano miniaturowe tygle 50mm³ do eksperymentów spiekania w mikroskali.
- Udostępnianie Danych: Dostarczono dane obrazowania termicznego w czasie rzeczywistym podczas prób spiekania klienta.
- Wsparcie Szkoleniowe: Zorganizowano warsztaty techniczne dotyczące konserwacji tygli SiC dla zespołu badawczego klienta.
Wynik
-
Poprawa Czystości i Procesu
- Eliminacja Zanieczyszczeń: Wymywanie jonów alkalicznych zmniejszone z 1000 ppm do <50 ppm, spełniając standardy materiałów lotniczych (np. ASTM F2924).
- Wydajność Spiekania: Czas cyklu skrócony z 48 godzin do 38 godzin, przyspieszając przepustowość B+R.
-
Zyski Kosztowe i Niezawodnościowe
- Żywotność Wydłużona do Ponad 1000 Cykli: 20x dłuższa niż tygle grafitowe, obniżając koszty wymiany o 95%.
- Wskaźnik Niepowodzeń Eksperymentów Spadł o 85%: Spójna wydajność w cyklach termicznych wyeliminowała utratę próbek.
-
Wpływ na Rynek
- Nowe kompozyty ceramiczne klienta (opracowane przy użyciu tygli Kegu) zdobyły Swiss Technology Award 2024 za innowacje w lotnictwie.
- Kegu zostało wpisane jako preferowany dostawca w publicznej bazie danych zamówień klienta dla materiałów o wysokiej czystości.
Porównanie Kluczowych Danych
| Parametr | Tygle Kegu SiC | Tradycyjne Tygle z Tlenku Glinu | Tygle Grafitowe |
|---|---|---|---|
| Maksymalna Temperatura Robocza | 1800°C | 1600°C | 1500°C |
| Cykle Termiczne (do awarii) | Ponad 1000 cykli | 50 cykli | 50 cykli |
| Wymywanie Jonów Alkalicznych | <50 ppm | Ponad 1000 ppm | Brak Danych |
| Redukcja Czasu Spiekania | 20% |