Technologia spiekania w niskiej temperaturze ceramiki tlenku glinu

Obecnie technologię spiekania w niskiej temperaturze różnych ceramiki korundowej można podsumować w trzech aspektach: przetwarzanie surowców, projektowanie receptur i proces spiekania. Poniżej podsumowano odpowiednio.

1. Zmniejszając rozmiar cząstek proszku tlenku glinu i zwiększając aktywność proszku, można obniżyć temperaturę spiekania korpusu porcelanowego.

Proszek ma wyższą swobodną energię powierzchniową. Energia powierzchniowa proszku jest wewnętrzną siłą napędową spiekania, dlatego im drobniejsze cząsteczki proszku Al2O3, tym wyższy stopień aktywacji, tym łatwiej spiekany jest proszek i tym niższa temperatura spiekania to.W technologii spiekania niskotemperaturowego ceramiki tlenku glinu jednym z ważnych środków jest stosowanie proszku tlenku glinu o wysokiej aktywności jako surowca, dlatego technologia przygotowania proszku staje się podstawowym ogniwem w technologii spiekania ceramiki w niskiej temperaturze.

Obecnie metody otrzymywania ultradrobnego aktywowanego, łatwo spiekanego proszku tlenku glinu dzieli się na dwie kategorie, jedna to metoda mechaniczna, druga to metoda chemiczna.

Metoda mechaniczna

Cząstka Al2O3 jest oczyszczana mechaniczną siłą zewnętrzną. Powszechnie stosowana technologia kruszenia obejmuje mielenie kulek, mielenie wibracyjne, mielenie piasku, mielenie w strumieniu powietrza itp. Chociaż efektywne jest zwiększenie powierzchni właściwej proszku za pomocą kruszenia mechanicznego, zwykle jest w stanie zmniejszyć średnią wielkość cząstek wielkość proszku do około 1 m lub trochę drobniejszego. Ponadto ma szeroki zakres rozkładu wielkości cząstek i jest łatwy do wprowadzania zanieczyszczeń.

Metoda chemiczna

W ostatnich latach gwałtownie rozwinęła się produkcja proszku Al2O3 o ultradrobnym i wysokiej czystości metodą chemiczną na mokro, wśród których metoda zol-żel jest bardziej dojrzała. rozprowadzony w koloidzie, poprzez dalsze odwodnienie do uzyskania jednolitego żelu (ciałka amorficznego), a następnie po odpowiedniej obróbce można uzyskać wyjątkowo wysoką aktywność ultradrobnego proszku mieszanego tlenku lub jednorodnego roztworu stałego.

2. Zmniejszyć temperaturę spiekania korpusu porcelanowego poprzez zaprojektowanie i domieszkowanie formuły materiału porcelanowego

Temperatura spiekania ceramiki z tlenku glinu zależy głównie od zawartości tlenku glinu w jego składzie chemicznym. Im wyższa jest zawartość tlenku glinu, tym wyższa będzie temperatura spiekania materiałów porcelanowych. Ponadto wiąże się to również z układem składu materiałów porcelanowych, proporcjami składu i dodanymi gatunkami, dlatego mając na uwadze zapewnienie, że bryła ceramiczna spełnia przeznaczenie i wymagania techniczne produktu, możemy dobrać rozsądny system materiałów ceramicznych poprzez zaprojektowanie formuły i dodanie odpowiednich dodatków ułatwiających wypalanie, tak aby maksymalnie obniżyć temperaturę spiekania ceramiki korundowej.

Obecnie dodatki dodawane w projekcie formulacji można podzielić na dwie kategorie według ich odmiennego mechanizmu promowania spiekania ceramiki tlenku glinu, a mianowicie dodatki tworzące nową fazę lub stały roztwór oraz dodatki tworzące fazę ciekłą.

Pierwsza kategoria: dodatki tworzące nową fazę lub stały roztwór z tlenkiem glinu

Takimi dodatkami są tlenki zbliżone do stałych sieciowych tlenku glinu, takie jak TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 itp. Ten rodzaj dodatku wspomaga spiekanie porcelany z tlenku glinu z pewną regularnością:

A. Dodatki, które mogą tworzyć skończony stały roztwór z tlenkiem glinu, mają większy efekt chłodzenia niż te, które tworzą ciągły stały roztwór;

B. Dodatki jonów o zmiennej wartościowości mają większy wpływ niż dodatki o stałej wartościowości;

C. Dodatki kationowe o wysokiej cenie energii elektrycznej mają większy efekt chłodzenia.

Należy zauważyć, że ponieważ ten rodzaj dodatku jest spiekany przy braku fazy ciekłej (spiekanie rekrystalizacyjne), pory w krysztale są trudne do wypełnienia, szczelność jest słaba, a właściwości elektryczne bardziej się pogarszają, co należy wziąć pod uwagę uwzględnione przy projektowaniu receptury.

Drugi rodzaj: dodatek, który tworzy fazę ciekłą podczas wypalania

Składnikami chemicznymi tego rodzaju dodatku są głównie SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO itp. Mogą one tworzyć dwuskładnikowe, trójskładnikowe lub wielokrotne substancje eutektyczne z innymi składnikami w procesie wypalania. Temperatura spiekania ceramiki z tlenku glinu jest znacznie obniżona dzięki do niskiej temperatury tworzenia się fazy ciekłej Gdy pojawia się znaczna ilość (około 12%) fazy ciekłej, cząstki stałe mają pewną rozpuszczalność w fazie ciekłej i mogą być zwilżane przez fazę ciekłą, sprzyjanie bardziej istotne jest również spiekanie, którego mechanizm działania polega na sile zwilżania i napięciu powierzchniowym fazy ciekłej na powierzchni fazy stałej, co powoduje, że cząsteczki stałe zbliżają się do porów i wypełniają je.

Ponadto, ze względu na dużą aktywność powierzchniową drobnych i wadliwych kryształów w procesie spiekania, rozpuszczalność w fazie ciekłej jest znacznie większa niż w przypadku dużych kryształów. W ten sposób w procesie spiekania małe i średnie kryształy rosną w sposób ciągły, pory zmniejszają się i następuje rekrystalizacja.Aby zapobiec nadmiernemu rozrostowi ziaren w wyniku rekrystalizacji i wpłynąć na właściwości mechaniczne ceramiki, należy dobrać dodatki, które nie mają wpływu lub wręcz hamują wzrost ziarna w formule receptury, np. jako MgO, CuO i NiO.

3. Przyjąć specjalny proces spiekania, aby obniżyć temperaturę spiekania korpusu porcelanowego

W procesie spiekania metodą prasowania na gorąco, gdy surowa masa jest podgrzewana i jednocześnie poddawana działaniu ciśnienia, spiekanie nie jest zakończone tylko dyfuzją i przenoszeniem masy. W tej chwili przepływ tworzywa sztucznego odgrywa ważną rolę. Temperatura spiekania surowej masy będzie znacznie niższa niż spiekania atmosferycznego, więc spiekanie z prasowaniem na gorąco jest jedną z ważnych technologii obniżania temperatury spiekania ceramiki Al2O3.

Obecnie istnieją dwa rodzaje metod spiekania przez prasowanie na gorąco: spiekanie ciśnieniowe i spiekanie izostatyczne w wysokiej temperaturze (HIP). Metoda HIP pozwala na poddanie korpusu działaniu ciśnienia izotropowego, a mikrostruktura ceramiki jest bardziej jednolita niż spiekanie ciśnieniowe.

W przypadku porcelany z tlenku glinu, jeśli zwykłe spiekanie pod normalnym ciśnieniem musi zostać spalone do wysokiej temperatury powyżej 1800 ℃, spiekanie na gorąco przy ciśnieniu 20 MPa, w niskiej temperaturze około 1000 ℃, zostało zagęszczone. temperatura spiekania ceramiki korundowej, ale również hamuje wzrost ziaren i uzyskuje gęstą ceramikę z tlenku glinu o wysokiej wytrzymałości mikrokrystalicznej, szczególnie nadającą się do spiekania przezroczystej ceramiki korundowej i korundowej.Ponadto proces spiekania tlenku glinu jest powiązany z szybkością dyfuzji anionów, a atmosfera redukcyjna sprzyja wzrostowi pustki anionowej, co może sprzyjać procesowi spiekania, dlatego spiekanie próżniowe i spiekanie w atmosferze wodoru są skutecznymi środkami pomocniczymi w realizacji niskotemperaturowego spiekania ceramiki korundowej.

W rzeczywistym procesie produkcyjnym, w celu uzyskania jak najlepszych kompleksowych korzyści ekonomicznych, często we współpracy stosowane są wspomniane powyżej techniki niskiego wypalania, wśród których metoda dodawania dodatków do wypalania charakteryzuje się niskimi kosztami, dobrym efektem oraz prosty i praktyczny proces w porównaniu z innymi metodami. Jest szeroko stosowany w produkcji porcelany aluminiowej, porcelany tlenkowej i porcelany korundowej.

Dodatkowo, z punktu widzenia materiałów, dzięki technologii modyfikacji domieszkowania można znacznie poprawić mechaniczne i elektryczne właściwości ceramiki tlenku glinu, a bryła ceramiczna o niskiej zawartości tlenku glinu może zastąpić bryłę ceramiczną o wysokiej zawartości tlenku glinu, co jest również efektywnym środki techniczne powszechnie stosowane przez przedsiębiorstwa w celu obniżenia temperatury spiekania wyrobów ceramicznych z tlenku glinu.