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. Sledeće su rezimirane.

1. Smanjivanjem veličine čestica glinice u prahu 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 su metode pripreme ultrafino aktiviranog lako sinterovanog praha glinice podijeljene u dvije kategorije, jedna je mehanička, a druga kemijska metoda.

Mehanička metoda

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

Hemijska metoda

Posljednjih godina brzo se razvila proizvodnja ultrafinog i Al2O3 praha visoke čistoće mokrim kemijskim metodama, među kojima je sol-gel metoda zrelija. Zahvaljujući visokoj stabilnosti soli, različiti metalni ioni mogu biti ravnomjerno i stabilno distribuira se u koloidu, daljom dehidracijom da bi se stvorio ujednačeni gel (amorfno tijelo), a zatim se nakon odgovarajućeg tretmana može dobiti izuzetno visoka aktivnost ultrafinog praška pomešanog oksida ili jednolike čvrste otopine.

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

Temperatura sinterovanja glinice keramike uglavnom se određuje sadržajem glinice u njenom hemijskom 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 sistem 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 pospješivanja sinterovanja aluminijevog oksida, naime aditivi koji tvore novu fazu ili čvrstu otopinu i aditivi koji formiraju tečnu fazu.

Prva kategorija: aditivi koji formiraju novu fazu ili čvrstu otopinu sa glinicom

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

A. Aditivi koji mogu stvoriti konačnu čvrstu otopinu sa glinicom imaju veći učinak hlađenja od onih koji čine kontinuiranu čvrstu otopinu;

B. Aditivi varijabilnog valentnog jona 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 odsustvu tečne faze (sinterovanje prekristalizacijom), pore u kristalu se teško popunjavaju, zračna nepropusnost je loša, a električna svojstva više opadaju, što treba uzeti u obzir. u obzir u dizajnu formulacije.

Druga vrsta: aditiv koji stvara peku u tečnoj fazi

Hemijske komponente ove vrste aditiva uglavnom su SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO itd. Oni mogu stvoriti binarne, trostruke ili višestruke eutektičke supstance sa ostalim komponentama u procesu pečenja. Temperatura sinterovanja glinice keramike je znatno smanjena zbog do niske temperature formiranja tečne faze. Kada se pojavi značajna količina (oko 12%) tečne faze, čvrste čestice imaju određenu topljivost u tečnoj fazi i čvrste čestice mogu biti navlažene tečnom fazom, promocija sinterovanje je također značajnije. Mehanizam djelovanja leži u sili vlaženja i površinskom naponu tekuće faze na površini čvrste faze, što čini čvrste čestice bliskim i ispunjava pore.

Uz to, zbog visoke površinske aktivnosti finih i neispravnih kristala u procesu sinterovanja, topljivost u tekućoj fazi je mnogo veća od velikih kristala. Na taj način, u procesu sinterovanja, mali i srednji kristali rastu kontinuirano, 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 presovanja sinterovanja, kada se zeleno tijelo istovremeno zagrijava i vrši pritisak, sinterovanje se ne završava samo difuzijom i prenosom mase. U ovom trenutku protok plastike igra važnu ulogu. Temperatura sinterovanja zelenog tijela bit će mnogo niža od atmosferskog sinterovanja, pa je sinterovanje vrućim prešanjem jedna od važnih tehnologija za smanjenje temperature sinterovanja keramike Al2O3.

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

U slučaju porculana od glinice, ako se uobičajeno sinterovanje pod normalnim pritiskom mora spaliti na visoku temperaturu iznad 1800 ℃, sinteriranje vrućim pritiskom na 20MPa, na niskoj temperaturi oko 1000 around je zgusnuto. Tehnologija sinterovanja vrućim prešanjem ne samo da može značajno smanjiti temperaturu sinterovanja glinice keramike, ali takođe inhibiraju rast zrna i dobivaju gustu glinicu keramiku velike mikrokristalne čvrstoće, posebno pogodnu za sinterovanje prozirne glinice keramike i korunda keramike. Pored toga, proces sinterovanja glinice povezan je sa brzinom difuzije aniona, a redukciona atmosfera pogoduje povećanju slobodnog broja aniona, što može pospješiti proces sinterovanja. Stoga su sintetiranje u vakuumu i sinterovanje atmosfere vodonika učinkovita pomoćna sredstva za ostvarenje sinterovanja niskotemperaturne keramike.

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 karakteristike niske cijene, dobrog učinka i jednostavan i praktičan postupak u usporedbi s drugim metodama. Široko se koristi u proizvodnji aluminijskog porculana, glinice i korunda.

Pored toga, iz perspektive materijala, kroz tehnologiju modifikacije dopinga, mehanička i električna svojstva glinice keramike mogu se znatno poboljšati, a keramičko tijelo s malim sadržajem glinice može zamijeniti keramičko tijelo s visokim udjelom glinice, što je također učinkovit tehnička sredstva koja preduzeća obično koriste za smanjenje temperature sinterovanja glinastih keramičkih proizvoda.