O „minge” ar putea influența în mod semnificativ soarta aplicării aluminei de-puritate ridicată.
Alumina de-puritate ridicată, datorită proprietăților sale optice, electrice, termice și mecanice excepționale, a devenit un material de bază esențial care susține dezvoltarea industriilor moderne de înaltă-tehnologie. De la iluminare cu LED-uri și separatoare de baterii cu litiu până la plachete semiconductoare și componente optice-de ultimă generație, diferitele grade de puritate ale aluminei de înaltă-puritate joacă un rol de neînlocuit, impunând cerințe din ce în ce-mai mari pentru calitatea pulberii.
În timpul preparării pulberii de nano-alumină de înaltă puritate, echipamentele de măcinare ultrafină umedă, cum ar fi morile cu bile și morile cu bile sunt alegerea preferată pentru etapa de mărunțire. În utilizarea unui astfel de echipament de măcinare ultrafine, selectarea mediilor de măcinare este o problemă foarte importantă, deoarece determină costul, eficiența și calitatea produsului final după măcinare. Mijloacele de măcinare obișnuite includ margele de sticlă, margele de silicat de zirconiu, bile de oțel, bile de alumină, bile de zirconiu etc. Acestea joacă un rol semnificativ în procesul de măcinare umedă și în reducerea dimensiunii particulelor de pulbere. Cu toate acestea, este important de reținut că chiar și mediile de măcinare cu rezistență excelentă la uzură nu pot evita complet uzura, iar particulele uzate vor contamina materialul care este măcinat. Prin urmare, producătorii preferă, în general, să folosească medii de măcinare din aceleași materiale sau materiale similare.
01 Factori care afectează bilele pentru medii de măcinare a aluminei
Bilele ceramice de alumină sunt componente de frecare-uzură, iar rata de uzură a acestora este influențată atât de factori interni, cât și externi, factorii interni având un impact mai mare.
Rezistența la uzură a ceramicii din alumină este strâns legată de proprietățile mecanice ale materialului și de efectele sinergice ale microstructurii acestuia. În prezent, duritatea și granulația ceramicii sunt factorii cei mai studiați și sunt factorii interni cel mai strâns asociați cu rezistența la uzură. Duritatea are un efect semnificativ asupra ceramicii. Deoarece granulele mai mici conduc în general la o rezistență mai bună la uzură a ceramicii, ceramica rezistentă la uzură-s-a dezvoltat spre structuri microcristaline.
În timpul mărunțirii pulberii folosind echipamente de măcinare, uzura fragilă a materialului de măcinare nu numai că afectează durata de viață a materialului în sine, ci și duce cu ușurință la probleme de contaminare. Prin urmare, pentru a reduce impactul șlefuirii asupra purității pulberii de alumină, este adesea necesar să se utilizeze margele ceramice de măcinare de alumină-rezistente la uzură, de înaltă-puritate.
02 Selectarea materiilor prime
Puritate
În general, utilizarea pulberii de -puritate -Al₂O₃ înaltă este o condiție prealabilă esențială pentru prepararea bilelor de măcinare de-alumină de înaltă performanță. Acest lucru se datorează în principal: În primul rând, utilizarea pulberii de -puritate -Al₂O₃ ridicată poate reduce în mod eficient riscul de formare a porilor după sinterizare și poate evita posibilitatea ca impuritățile anorganice să reacționeze cu pulberea ceramică la temperaturi ridicate sau să rămână în matrice pentru a forma microfisuri. Acest lucru asigură densitatea bilelor de măcinare de alumină, oferindu-le o eficiență mai mare de șlefuire și rezistență la uzură. În al doilea rând, utilizarea materiilor prime de-puritate ridicată înseamnă că, chiar dacă bilele de măcinare se uzează semnificativ, particulele detașate nu vor contamina pulberea de alumină de-puritate ridicată, menținându-i astfel puritatea.
Dimensiunea particulelor
Mecanismul de uzură al bilelor de măcinare implică în primul rând deformarea plastică și fractura parțială transgranulară, rezultând o uzură ușoară. Dacă boabele sunt grosiere, poate apărea o fractură intergranulară, ducând la uzură severă. Cu cât granulația este mai mică, cu atât rezistența la uzură a ceramicii este mai bună. Prin urmare, atunci când selectați dimensiunea particulelor de pulbere brută, este recomandabil să utilizați materii prime -Al₂O₃ cu o dimensiune cât mai mică a particulelor pentru a reduce dimensiunea granulelor ceramicii și a spori rezistența la uzură a bilelor de măcinare. În plus, în comparație cu particulele mai mari, particulele mai mici au o suprafață specifică sau o energie de suprafață mai mare, oferind astfel o forță motrice mai mare pentru sinterizare, temperaturi de sinterizare mai scăzute și o densitate de sinterizare potențial mai mare, ceea ce îmbunătățește proprietățile mecanice ale materialului.
03 Tehnologia de turnare este, de asemenea, critică
În general, cu cât sfericitatea bilelor de măcinare este mai bună, cu atât este mai uniformă distribuția mărimii particulelor a produsului măcinat. Bilele de măcinare mai mici au ca rezultat mai multe puncte de contact între bile în timpul măcinarii, oferind mai multe oportunități de mărunțire a materialului și permițând o măcinare mai fină. În prezent, tehnologiile de turnare pentru producerea mediilor de măcinare ceramice sferice atât pe plan intern, cât și internațional includ modelarea prin picătură (granulare sferică), presare izostatică și metode de laminare. Calitatea produselor produse prin diferite metode de turnare variază.
Turnare în picătură (granulație sferică)
Metoda de turnare în picătură, cunoscută și sub denumirea de metodă de gelificare externă, este o metodă continuă și eficientă pentru producerea de microsfere ceramice cu diametru mic-. Caracteristica sa este că picăturile formate din suspensie iau forma folosind tensiunea superficială într-un mediu uleios. Sfericitatea obținută prin această metodă este mai bună decât cea a metodelor tradiționale de rulare. Microbillele sunt uniforme și dense la interior, nefiind nevoie de pulverizare suplimentară de liant sau matrițe, iar această metodă este tehnologic superioară metodelor de presare și rulare izostatică pentru producerea de bile ceramice cu diametru mic-.
Presare izostatică
Presarea izostatică implică umplerea pulberii într-o matriță sferică flexibilă, etanșarea matriței și plasarea acesteia în camera de lucru a unei prese izostatice la rece. Forma este comprimată de un mediu lichid, aplicând o presiune uniformă din toate direcțiile. După demulare, se obține un corp sferic verde. Presiunea ridicată izostatică și uniformă face ca verdele sferic să se compacteze uniform, rezultând o rezistență mai mare a verdelui. Cu toate acestea, limitările datorate matrițelor conduc la o eficiență scăzută a producției, limitând aplicarea tehnologiei de presare izostatică în producția de bile ceramice cu diametru mic-.
Proces de presare izostatică (substituent pentru diagramă)
Metoda de rulare
Metoda de laminare este în prezent tehnologia curentă pentru producția în masă de mărgele de măcinat cu diametru mic-. Principiul său este similar cu „a face un bulgăre de zăpadă”. Procesul implică pulverizarea unui lichid de liant pentru umezirea bilelor de miez, apoi adăugarea de pulbere uscată în exteriorul miezurilor umezite, care este apoi compactată prin acțiunea de rulare. Această metodă este simplă în principiu și are o eficiență ridicată a producției, ceea ce o face în continuare cea mai bună metodă de turnare a bilelor ceramice la scară milimetrică-. În prezent, multe companii naționale au realizat controlul automat și optimizarea diferiților parametri, inclusiv dispozitivele de pulverizare și alimentare cu pulbere, permițând producerea în masă a bilelor ceramice-de înaltă calitate, cum ar fi alumina și zirconia.
04 Regimul de sinterizare
Temperaturile de sinterizare excesiv de ridicate și timpii de menținere prea lungi pot favoriza creșterea cristalelor de Al₂O₃ și pot crește cantitatea de fază lichidă. Acest lucru nu numai că reduce rezistența, dar și rezistența la uzură. Cu toate acestea, dacă temperatura este prea scăzută, densitatea sinterizată scade, iar rezistența la uzură a bilelor ceramice scade și ea. Chiar dacă conținutul de Al₂O₃ este ridicat, temperaturile de sinterizare necorespunzătoare nu garantează o bună rezistență la uzură; cheia depinde de compoziția de fază și microstructura bilelor ceramice. Prin urmare, este necesar să se determine temperatura de sinterizare adecvată și să se controleze timpul de menținere corespunzător. În general, poate fi adoptată tehnologia de ardere rapidă la temperatură joasă-, care oferă beneficii semnificative de economisire-de energie. De asemenea, ajută la inhibarea creșterii cerealelor în bilele ceramice de alumină, ceea ce este benefic pentru îmbunătățirea rezistenței și tenacității produsului, sporind astfel rezistența la uzură.
Ajutoarele de sinterizare influențează semnificativ arderea rapidă la temperatură joasă{0}. Sistemele utilizate în mod obișnuit includ sistemul SiO₂-CaO-MgO, sistemul MnO2-TiO2{-MgO și sistemul CuO{-SiO₂. Aceste sisteme pot reduce semnificativ temperatura de sinterizare în timp ce rafinează boabele, stabilizează structura și îmbunătățesc proprietățile mecanice ale materialului.