«Шарик» может существенно повлиять на судьбу применения оксида алюминия высокой-чистоты.
Глинозем высокой-чистоты благодаря своим исключительным оптическим, электрическим, термическим и механическим свойствам стал важнейшим основополагающим материалом, поддерживающим развитие современных высокотехнологичных-отраслей. От светодиодного освещения и сепараторов литиевых батарей до полупроводниковых пластин и высококачественных-оптических компонентов — различные степени чистоты оксида алюминия высокой-чистоты играют незаменимую роль, предъявляя все более-требования к качеству порошков.
При приготовлении порошка нано-оксида алюминия высокой-чистоты на этапе измельчения предпочтительным выбором является оборудование для сверхтонкого мокрого измельчения, такое как шаровые и шаровые мельницы. При использовании такого оборудования сверхтонкого измельчения выбор мелющих тел является очень важным вопросом, так как от него зависит стоимость, эффективность и качество конечного продукта после измельчения. Обычные мелющие тела включают стеклянные шарики, шарики из силиката циркония, стальные шары, шары из оксида алюминия, шары из диоксида циркония и т. д. Они играют значительную роль в процессе мокрого измельчения и в уменьшении размера частиц порошка. Однако важно отметить, что даже мелющие тела с отличной износостойкостью не могут полностью избежать истирания, и изношенные частицы будут загрязнять измельчаемый материал. Поэтому производители обычно предпочитают использовать мелющие тела, изготовленные из тех же или подобных материалов.
01 Факторы, влияющие на шары мелющих тел из глинозема
Керамические шарики из глинозема являются компонентами трения-изнашивания, и на скорость их износа влияют как внутренние, так и внешние факторы, причем внутренние факторы оказывают большее влияние.
Износостойкость глиноземной керамики тесно связана с механическими свойствами материала и синергетическим эффектом его микроструктуры. В настоящее время прочность и размер зерна керамики являются наиболее изученными факторами и внутренними факторами, наиболее тесно связанными с износостойкостью. Прочность оказывает существенное влияние на керамику. Поскольку меньшие размеры зерен обычно приводят к лучшей износостойкости керамики, в настоящее время разрабатывается износостойкая керамика с микрокристаллическими структурами.
Во время измельчения порошка с использованием шлифовального оборудования хрупкий износ мелющих тел не только влияет на срок службы самих сред, но также легко приводит к проблемам загрязнения. Поэтому, чтобы уменьшить влияние измельчения на чистоту порошка оксида алюминия, часто необходимо использовать износостойкие -стойкие керамические мелющие шарики из глинозема высокой-чистоты.
02 Выбор сырья
Чистота
Как правило, использование порошка -Al₂O₃ высокой-чистоты является важнейшим условием для изготовления высокоэффективных мелющих шаров из оксида алюминия. Это происходит главным образом потому, что: во-первых, использование порошка -Al₂O₃ высокой -чистоты может эффективно снизить риск образования пор после спекания и избежать возможности реакции неорганических примесей с керамическим порошком при высоких температурах или оставления в матрице с образованием микротрещин. Это обеспечивает плотность мелющих шаров из глинозема, придавая им более высокую эффективность измельчения и износостойкость. Во-вторых, использование сырья высокой-чистоты означает, что даже если мелющие шары значительно изнашиваются, оторвавшиеся частицы не будут загрязнять порошок оксида алюминия высокой-чистоты, тем самым сохраняя его чистоту.
Размер частиц
Механизм изнашивания мелющих шаров в основном включает пластическую деформацию и частичное транскристаллитное разрушение, приводящее к умеренному износу. Если зерна крупные, может возникнуть межзеренный перелом, приводящий к сильному износу. Чем меньше размер зерна, тем лучше износостойкость керамики. Поэтому при выборе размера частиц исходного порошка рекомендуется использовать сырье -Al₂O₃ с как можно меньшим размером частиц, чтобы уменьшить размер зерна керамики и повысить износостойкость мелющих шаров. Кроме того, по сравнению с более крупными частицами, более мелкие частицы имеют большую удельную поверхность или поверхностную энергию, что обеспечивает большую движущую силу для спекания, более низкие температуры спекания и потенциально более высокую плотность спекания, что улучшает механические свойства материала.
03 Технология формования также имеет решающее значение
Как правило, чем лучше сферичность мелющих шаров, тем более равномерным является гранулометрический состав измельченного продукта. Мелющие шары меньшего размера приводят к большему количеству точек контакта между шарами во время измельчения, что открывает больше возможностей для измельчения материала и обеспечивает более тонкое измельчение. В настоящее время технологии формования для производства сферических керамических мелющих тел как внутри страны, так и за рубежом включают методы каплеформования (сферической грануляции), изостатического прессования и прокатки. Качество изделий, произведенных разными методами формования, неодинаково.
Каплевидное формование (сферическая грануляция)
Метод капельного формования, также известный как метод внешнего гелеобразования, представляет собой непрерывный и эффективный метод производства керамических микросфер малого-диаметра. Его особенностью является то, что образующиеся из суспензии капли принимают форму за счет поверхностного натяжения в маслянистой среде. Сферичность, достигаемая этим методом, лучше, чем у традиционных методов прокатки. Микрошарики внутри однородны и плотны, не требуют дополнительного напыления связующего или формования, и этот метод технологически превосходит методы изостатического прессования и прокатки для производства керамических шариков небольшого-диаметра.
Изостатическое прессование
Изостатическое прессование включает засыпку порошка в гибкую сферическую форму, герметизацию формы и помещение ее в рабочую камеру холодного изостатического пресса. Форма сжимается жидкой средой, оказывающей равномерное давление со всех сторон. После извлечения из формы получается сферическое зеленое тело. Изостатическое и равномерное высокое давление делает сферическую неспеченную прессовку однородной плотной, что приводит к более высокой прочности сырой прессовки. Однако ограничения, связанные с формами, приводят к низкой эффективности производства, ограничивая применение технологии изостатического прессования при производстве керамических шариков малого-диаметра.
Процесс изостатического прессования (заполнитель диаграммы)
Метод прокатки
Метод прокатки в настоящее время является основной технологией массового производства мелющих шариков малого-диаметра. Его принцип аналогичен «лепке снежка». Этот процесс включает распыление связующей жидкости для увлажнения шариков с сердечниками, затем добавление сухого порошка снаружи увлажненных сердечников, который затем уплотняется прикатыванием. Этот метод в принципе прост и имеет высокую производственную эффективность, что делает его по-прежнему лучшим методом формования керамических шариков-масштаба в миллиметр. В настоящее время многие отечественные компании добились автоматизированного контроля и оптимизации различных параметров, включая устройства распыления и подачи порошка, что позволяет массово производить-высококачественные керамические шарики, такие как оксид алюминия и диоксид циркония.
04 Режим спекания
Чрезмерно высокие температуры спекания и слишком длительное время выдержки могут способствовать росту кристаллов Al₂O₃ и увеличению количества жидкой фазы. Это не только снижает прочность, но и снижает износостойкость. Однако если температура слишком низкая, плотность спекания снижается, а также снижается износостойкость керамических шариков. Даже если содержание Al₂O₃ велико, неподходящие температуры спекания не гарантируют хорошую износостойкость; Ключ зависит от фазового состава и микроструктуры керамических шариков. Поэтому необходимо определить подходящую температуру спекания и контролировать соответствующее время выдержки. Как правило, можно использовать технологию быстрого обжига при низких-температурах, которая обеспечивает значительные преимущества-сбережения энергии. Он также помогает ингибировать рост зерен в керамических шариках из глинозема, что полезно для повышения прочности и ударной вязкости изделий, тем самым повышая их износостойкость.
Вспомогательные средства для спекания существенно влияют на быстрый обжиг при низких-температурах. Обычно используемые системы включают систему SiO₂-CaO-MgO, систему MnO₂-TiO₂-MgO и систему CuO-SiO₂. Эти системы могут значительно снизить температуру спекания, а также измельчить зерна, стабилизировать структуру и улучшить механические свойства материала.