Tehnologija sinterovanja niskotemperaturne keramike od glinice

Trenutno se tehnologija sinterovanja na niskim temperaturama različite glinice keramike može sažeti u tri aspekta: prerada sirovina, dizajn formula i postupak sinterovanja. Sažeti su sljedeći.

1. Smanjivanjem veličine čestica praha glinice i povećanjem aktivnosti praha, temperatura sinterovanja porculanskog tijela može se smanjiti.

Prah ima veću površinsku slobodnu energiju. Površinska energija praha je unutarnja pokretačka sila sinterovanja. Zbog toga su čestice praha Al2O3 sitnije, što je veći stupanj aktivacije, to je prah lakše sinterovan, a niža je temperatura sinterovanja je. U tehnologiji sinterovanja niskotemperaturne aluminijeve keramike jedno je od važnih sredstava za upotrebu visoko aktivnog glinice u prahu kao sirovine, pa tehnologija pripreme praha postaje osnovna karika u tehnologiji sinterovanja keramike pri niskim temperaturama.

Trenutno se metode pripreme ultrafino aktiviranog lako sinterovanog praha glinice dijele u dvije kategorije, jedna je mehanička, a druga kemijska metoda.

Mehanička metoda

Čestica Al2O3 oplemenjena je mehaničkom vanjskom silom. Uobičajena tehnologija drobljenja uključuje brušenje kuglicama, brušenje vibracijama, mljevenje pijeska, mljevenje protokom zraka i tako dalje. Iako je učinkovito povećati specifičnu površinu praha mehaničkim drobljenjem, obično je u stanju samo smanjiti prosječnu česticu veličine praha do oko 1 m ili malo sitnije. Štoviše, ima širok raspon raspodjele veličine čestica i lako unosi nečistoće.

Kemijska metoda

Posljednjih godina brzo se razvila proizvodnja ultrafinog i Al2O3 praha visoke čistoće mokrim kemijskim postupkom, među kojima je sol-gel metoda zrelija. Zahvaljujući visokoj stabilnosti otopine, razni metalni ioni mogu biti ravnomjerno i stabilno distribuira se u koloidu, daljnjom dehidracijom kako bi se dobio jednoliki gel (amorfno tijelo), a zatim se nakon odgovarajućeg tretmana može dobiti izuzetno visoka aktivnost ultrafinog praškastog miješanog oksida ili jednolike krutine.

2. Smanjite temperaturu sinterovanja porculanskog tijela dizajnom i dopingom formule porculanskog materijala

Temperatura sinterovanja glinice keramike uglavnom se određuje sadržajem glinice u njezinom kemijskom sastavu. Što je veći sadržaj glinice, veća će biti temperatura sinterovanja porculanskih materijala. Osim toga, također je povezan sa sustavom sastava porculanskih materijala, omjerom sastava i dodanim vrstama. Stoga, pod pretpostavkom da keramičko tijelo može zadovoljiti svrhu i tehničke zahtjeve proizvoda, možemo odabrati razumnu keramički sustav materijala kroz dizajn formule i dodajte odgovarajuće aditive koji pomažu u pečenju kako bi se temperatura sinterovanja glinice keramike smanjila što je više moguće.

Trenutno se aditivi dodani u dizajnu formulacije mogu podijeliti u dvije kategorije prema njihovom različitom mehanizmu promicanja sinterovanja glinice keramike, naime aditivi koji tvore novu fazu ili krutu otopinu i aditivi koji tvore tekuću fazu.

Prva kategorija: aditivi koji tvore novu fazu ili kruta otopina s glinicom

Takvi aditivi su oksidi blizu konstanti rešetke glinice, poput TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 itd. Ova vrsta aditiva promiče sinteriranje porculana od glinice s određenom pravilnošću:

A. Aditivi koji mogu stvoriti konačnu krutu otopinu s aluminijevim oksidom imaju veći učinak hlađenja od onih koji stvaraju kontinuiranu čvrstu otopinu;

B. Aditivi varijabilnog valentnog iona imaju veći učinak od aditiva konstantne valencije;

C. Kationski aditivi s visokom cijenom električne energije imaju veći učinak hlađenja.

Treba imati na umu da, budući da se ova vrsta aditiva sinterira u nedostatku tekuće faze (sinteza prekristalizacijom), pore u kristalu je teško popuniti, nepropusnost zraka je loša, a električna svojstva više opadaju, što treba uzeti u obzir. u obzir u dizajnu formulacije.

Druga vrsta: aditiv koji stvara peku u tekućoj fazi

Kemijske komponente ove vrste aditiva uglavnom su SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO itd. Oni mogu stvoriti binarne, trostruke ili višestruke eutektičke tvari s ostalim komponentama u procesu pečenja. Temperatura sinterovanja aluminijeve keramike znatno je smanjena zbog do niske temperature formiranja tekuće faze. Kada se pojavi znatna količina (oko 12%) tekuće faze, krute čestice imaju određenu topljivost u tekućoj fazi i čvrste se čestice mogu navlažiti tekućom fazom, promicanje sinterovanje je također značajnije. Mehanizam djelovanja leži u sili vlaženja i površinskom naponu tekuće faze na površini krute faze, zbog čega se krute čestice približavaju i ispunjavaju pore.

Uz to, zbog velike površinske aktivnosti finih i neispravnih kristala u procesu sinterovanja, topljivost u tekućoj fazi je mnogo veća od one u velikim kristalima. Na taj način, u procesu sinterovanja, mali i srednji kristali kontinuirano rastu, pore se smanjuju i dolazi do rekristalizacije. Da bi se spriječio pretjerani rast zrna uslijed rekristalizacije i utjecao na mehanička svojstva keramike, potrebno je odabrati neke aditive koji nemaju utjecaja ili čak inhibiraju rast zrna u dizajnu formula, poput kao MgO, CuO i NiO.

3. Usvojiti poseban postupak sinterovanja kako bi se smanjila temperatura sinterovanja porculanskog tijela

U procesu vrućeg prešanja sinterovanja, kada se zeleno tijelo istovremeno zagrijava i vrši pritisak, sinteriranje se ne završava samo difuzijom i prijenosom mase. U ovom trenutku plastični protok igra važnu ulogu. Temperatura sinterovanja zelenog tijela bit će mnogo niža od atmosferskog sinteriranja, pa je sinterovanje vrućim prešanjem jedna od važnih tehnologija za smanjenje temperature sinterovanja keramike Al2O3.

Trenutno postoje dvije vrste sinterovanja vrućim prešanjem: sinteriranje pod pritiskom i visokotemperaturno izostatičko prešanje (HIP). HIP metoda može učiniti tijelo podvrgnutom izotropnom tlaku, a mikrostruktura keramike je ujednačenija od metode sinterovanja pod pritiskom.

U slučaju porculana od glinice, ako se uobičajeno sinteriranje pod normalnim tlakom mora izgarati na visoku temperaturu iznad 1800 ℃, vruće sinteriranje na 20MPa, na niskoj temperaturi oko 1000 ℃ je denzificirano. Tehnologija sinterovanja vrućim prešanjem ne samo da može značajno smanjiti temperaturu sinterovanja glinice keramike, ali također inhibiraju rast zrna i dobivaju gustu glinicu keramiku visoke mikrokristalne čvrstoće, posebno pogodnu za sinterovanje prozirne glinice keramike i keramike korunda. Osim toga, postupak sinterovanja glinice povezan je sa brzinom difuzije aniona, a redukcijska atmosfera pogodna je za povećanje slobodnog broja aniona, što može pospješiti proces sinterovanja. Stoga su sintetiranje u vakuumu i sinterovanje vodikove atmosfere djelotvorna pomoćna sredstva za ostvarenje sinterovanja niskotemperaturne keramike od glinice.

U stvarnom proizvodnom procesu, da bi se postigle najbolje sveobuhvatne ekonomske koristi, gore spomenute tehnike niskog loženja često se koriste u međusobnoj suradnji, među kojima metoda dodavanja aditiva za pečenje ima svojstva niske cijene, dobrog učinka i jednostavan i praktičan postupak u usporedbi s drugim metodama. Široko se koristi u proizvodnji aluminijskog porculana, glinice i korunda.

Uz to, iz perspektive materijala, tehnologijom modifikacije dopinga, mehanička i električna svojstva glinice keramike mogu se uvelike poboljšati, a keramičko tijelo s malim udjelom glinice može zamijeniti keramičko tijelo s visokim udjelom glinice, što je također učinkovit tehnička sredstva koja poduzeća obično koriste za smanjenje temperature sinterovanja glinastih keramičkih proizvoda.