بحث في مقاومة حبر النحاس الكروم الأسود السيرامي بدرجات حرارة عالية

وقد ظهرت تقنية الطباعة بنفث الحبر الخزفي كمزيج مثالي من تقنية الكمبيوتر الحديثة وتقنيات تزيين السطح الخزفي، وظهرت مزايا لا مثيل لها على أساليب الزخرفة التقليدية. يكمن جوهر هذه التقنية في إعداد الحبر الخزفي، وتركز هذه الدراسة على تطوير الحبر الخزفي الأسود باستخدام طريقة تشتيت الطحن. وعلاوة على ذلك، فإننا نتعمق في أداء هذا الحبر في ظل ظروف محتوى صلبة مختلفة. في وقت لاحق، نقوم بتعريض الحبر لمقاومة عالية الحرارة لاكتشاف سلوكه في بيئات مرتفعة الحرارة، تتراوح من 600 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية.

تشير النتائج التجريبية إلى أننا نجحنا في إنتاج حبر سيراميكي أسود مقاوم للحرارة العالية. حتى بعد تعريضه لدرجة حرارة 800 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، يحتفظ الحبر بلونه النابض، وأنماطه الحادة، ولا تظهر عليه أي علامات على التلاشي. ومع ذلك، ما بعد 800 درجة مئوية، الحبر#اللون 39 يبدأ بالباهتة.

في الوقت الحالي، تزدهر تكنولوجيا الطباعة النافثة للحبر، على الصعيدين المحلي والدولي، بسرعة، وتمتد تطبيقاتها إلى مجالات مختلفة. تسمح تقنية الطباعة النافثة للحبر الخزفي، كطريقة طباعة غير تلامسية، للتطبيق المباشر للحبر الخزفي على المنتجات الخزفية من خلال التحكم بالحاسوب، لخدمة أغراض التزيين والتجميل. ذلك أن مزاياها، بما في ذلك السرعة، والطابع الشخصي، والطباعة الدقيقة، تتجاوز مزايا التقنيات التقليدية المحدودة الحجم والشكل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكنولوجيا الطباعة السيراميكية النافثة للحبر لها تأثير بيئي ضئيل، مما يجعلها مناسبة للغاية لتطبيقات مثل زخرفة السطح السيراميكي.

يعتبر الحبر الخزفي العنصر الرئيسي في الطباعة السيراميكية النافثة للحبر، وعادة ما يتكون من الأصباغ الخزفية والمذيبات والمشتتات والمواد اللاصقة والمواد الخافضة للتلوث السطحي والمواد المضافة الأخرى. يتم استخدام أساليب مختلفة لتحضير الحبر السيراميكي، بما في ذلك جيل sol-gel، عكس microemulsion وطرق التشتيت. طريقة التشتت، على وجه الخصوص، شائعة الاستخدام. وهو ينطوي على استخدام خرز الزركونيا كأدوات طحن في طاحونة الرمال. بإضافة المشتتات المناسبة والمواد المضافة الأخرى، يتم نشر الخزف المطحن بشكل موحد في وسط الحبر، وتشكيل نظام تشتت مستقر.

وبصرف النظر عن الزخرفة، والحبر الخزفي يجد تطبيقات في تحديد وتتبع العناصر على الأسطح الخزفية، مثل شعارات الطباعة، والشفرات الشريطية، ورموز كيو آر. وهذا وثيق الصلة بشكل خاص بالسيراميك النخروبي، وهو مادة تحفيزية صناعية تتطلب في كثير من الأحيان طباعة الشفرات الشريطية، رموز QR، ومعلومات الإنتاج على سطحها للتعرف عليها. بيد أن المعالجة الحرارية لخزف العسل الكورديريت تتطلب درجات حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية، مما يتطلب حبر خزفي أسود يمكنه تحمل درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية دون الخضوع لتفاعلات كيميائية مع الركيزة الخزفية والحفاظ على لون مستقر. وبالتالي، اختارت هذه الدراسة حبر خزفي أسود من النحاس والكروم واستخدمت طريقة تشتيت الطحن لتحضيره. أجرينا تجارب للتحقق من تأثير مختلف مستويات المحتوى الصلب على أداء الحبر ومقاومته عالية الحرارة.

اكتشفنا في التجارب أن المحتوى الصلب يؤثر بشكل مباشر على استقرار وتلون الحبر الخزفي. يعمل المحتوى الصلب الأعلى على تحسين ثبات الحبر ولكنه يقلل من قدرته على التلوين. لذلك، من خلال زيادة المحتوى الصلب بشكل مناسب مع الحفاظ على الخصائص الأخرى دون أن تتأثر، يمكننا تقليل استهلاك الحبر أثناء الاستخدام العملي مع تحسين التلوين والتغطية. ومع ذلك، فإن المحتوى الصلب العالي بشكل مفرط قد يؤثر على ثبات الحبر، مما يؤدي إلى تقصير العمر الافتراضي لمعدات الطباعة. ولذلك، فإن اختيار المحتوى الصلب الأمثل أمر بالغ الأهمية في إعداد الحبر السيراميكي. وتحت معايير الطحن الثابتة، اخترنا أحبار سيراميكية مع محتويات صلبة من 20 ٪ و 25 ٪ و 30 ٪ واختبرنا لزوجة هذه الأحبار وأداء حجم الجسيمات لتحديد نسبة المحتوى الصلب المثالية.

وأظهرت النتائج التجريبية أنه ضمن نطاق محتوى الصلب بنسبة 20 ٪ إلى 30 ٪، أدت زيادة المحتوى الصلب إلى ارتفاع لزوجة الحبر الخزفي. وتعزى هذه الزيادة في اللزوجة إلى زيادة اللزوجة في تعزيز مقاومة الاحتكاك بين الجسيمات ووسط التشتت، مما يساعد في تنقية الجسيمات وتحسين كفاءة الطحن. ومع ذلك، عندما تجاوز المحتوى الصلب 35 ٪، فإن الحبر#زادت لزوجة 39; بشكل حاد، مما أثر سلبًا على كفاءة الطحن وتسبب تراكم الجسيمات. لذلك، فإن اختيار المحتوى الصلب الصحيح هو توازن دقيق بين الاستقرار والتلوين. وفي نفس وقت الطحن، أظهرت الأحبار الخزفية ذات المحتويات الصلبة المختلفة اختلافا ضئيلا في توزيع حجم الجسيمات. وبالتالي، اخترنا محتوى صلب بنسبة 30% للدراسات اللاحقة.

وعلاوة على ذلك، كشفت الدراسة أنه عند وجود محتوى صلب بنسبة 30 ٪، فإن إطالة وقت الطحن بشكل مناسب يؤدي إلى انخفاض متوسط حجم الجسيمات. ومع طول فترة الطحن، ينخفض متوسط حجم الجسيمات تدريجياً. ومع ذلك، بعد 1.5 ساعة من الطحن، لم يظهر حجم الجسيمات أي تغيرات كبيرة. وتحدث هذه الظاهرة لأن زيادة إطالة وقت الطحن، بعد أن يتم تنقيحها في طاحونة الطحن إلى حجم معين، لا تؤدي إلى تغيير كبير في حجم الجسيمات. ولذلك، اخترنا وقت طحن قدره 1.5 ساعة لإعداد الحبر الخزفي.

بالنسبة للحبر السيراميكي الذي يحتوي على محتوى صلب بنسبة 30%، أجرينا اختبارات الطباعة النافثة للحبر. وأظهرت النتائج أداء طباعة ممتازًا مع وجود أنماط واضحة وألوان نابضة بالحياة وعدم وجود عيوب مثل فقاعات الهواء أو الآثار تشير هذه النتيجة إلى أن الحبر السيراميكي مع محتوى صلب بنسبة 30 ٪ مناسب للإنتاج الصناعي والتطبيقات.

وأخيرا، أخضعنا الحبر الخزفي لاختبار مقاومة الحرارة العالية، مع درجات حرارة إشعال تتراوح بين 600 درجة مئوية و 1000 درجة مئوية. وأظهرت النتائج أنه في نطاق 600 درجة مئوية إلى 800 درجة مئوية، فإن الحبر#ظل نمط 39;s دون تغيير إلى حد كبير، مع الاحتفاظ بلونه الزاهي دون اصفرار أو تشقق أو مشاكل أخرى. ومع ذلك، عند 900 درجة مئوية، تضاءل لون النمط قليلا، وعند 1000 درجة مئوية، أصبح اللون أغمق بشكل ملحوظ. ويمكن أن يعزى هذا التغيير إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث بين الحبر السيراميكي وركيزة الكورديريت السيراميكية. وبالتالي، قمنا بتحديد درجة حرارة التطبيق للحبر الخزفي المقاوم للحرارة العالية عند 800 درجة مئوية.

باختصار، نجحت هذه الدراسة في إعداد حبر سيراميكي أسود مقاوم للحرارة العالية، وتحسين محتواه الصلب، ووقت طحنه، وحجم الجسيمات، ومعايير أخرى. هذا الحبر مناسب لمختلف تطبيقات الطباعة السيراميكية النافثة للحبر، وخاصة تلك التي تتطلب مقاومة عالية الحرارة. ويوفر البحث دعما قويا لتطبيق تكنولوجيا طباعة السيراميك النافث للحبر، واعدا بإسهامات كبيرة في تزيين السيراميك والمجالات الصناعية.