„Koule“ by mohla významně ovlivnit aplikační osud vysoce-čistoty oxidu hlinitého.
Vysoce{0}}čistota oxidu hlinitého se díky svým výjimečným optickým, elektrickým, tepelným a mechanickým vlastnostem stala kritickým základním materiálem podporujícím rozvoj moderních-technických odvětví. Od osvětlení LED a oddělovačů lithiových baterií až po polovodičové wafery a -špičkové optické komponenty, různé stupně čistoty vysoce-oxidu hlinitého hrají nezastupitelnou roli a kladou stále -vyšší požadavky na kvalitu prášku.
Při přípravě -čistoty nano-prášku oxidu hlinitého jsou pro fázi rozmělňování preferovanou volbou zařízení pro velmi jemné mletí za mokra, jako jsou kulové mlýny a kuličkové mlýny. Při použití takového ultrajemného mlecího zařízení je výběr mlecího média velmi důležitou otázkou, protože určuje cenu, efektivitu a kvalitu konečného produktu po mletí. Mezi běžná mlecí média patří skleněné kuličky, kuličky křemičitanu zirkoničitého, ocelové kuličky, kuličky oxidu hlinitého, kuličky oxidu zirkoničitého atd. Ty hrají významnou roli v procesu mokrého mletí a při snižování velikosti částic prášku. Je však důležité poznamenat, že ani brusná média s vynikající odolností proti opotřebení se nemohou zcela vyhnout otěru a opotřebované částice kontaminují broušený materiál. Výrobci proto obecně preferují použití brusných médií vyrobených ze stejných nebo podobných materiálů.
01 Faktory ovlivňující kuličky média pro broušení oxidu hlinitého
Keramické kuličky z oxidu hlinitého jsou třecími-složkami opotřebení a jejich rychlost opotřebení je ovlivněna vnitřními i vnějšími faktory, přičemž větší vliv mají vnitřní faktory.
Odolnost aluminové keramiky proti opotřebení úzce souvisí s mechanickými vlastnostmi materiálu a synergickými účinky jeho mikrostruktury. V současné době jsou houževnatost a velikost zrna keramiky nejvíce studovanými faktory a jsou vnitřními faktory, které jsou nejtěsněji spojené s odolností proti opotřebení. Na keramiku má výrazný vliv houževnatost. Protože menší velikosti zrn obecně vedou k lepší odolnosti keramiky proti opotřebení, vyvíjí se keramika odolná proti opotřebení směrem k mikrokrystalickým strukturám.
Během drcení prášku pomocí mlecího zařízení křehké lomové opotřebení mlecího média nejen ovlivňuje životnost samotného média, ale také snadno vede k problémům s kontaminací. Ke snížení dopadu mletí na čistotu práškového oxidu hlinitého je proto často nutné používat keramické brusné kuličky -odolné proti opotřebení a vysoké{2}}čistotě oxidu hlinitého.
02 Výběr surovin
Čistota
Obecně platí, že použití vysoce-čistoty -Al₂O₃ prášku je zásadním předpokladem pro přípravu vysoce-výkonných brusných kuliček z oxidu hlinitého. Důvodem je především: Za prvé, použití prášku -Al₂O₃ o vysoké{4}}čistotě může účinně snížit riziko tvorby pórů po slinování a vyhnout se možnosti, že anorganické nečistoty budou reagovat s keramickým práškem při vysokých teplotách nebo zůstanou v matrici za vzniku mikrotrhlin. To zajišťuje hustotu brusných kuliček z oxidu hlinitého, což jim dává vyšší účinnost mletí a odolnost proti opotřebení. Za druhé, použití vysoce čistých surovin znamená, že i když se mlecí koule výrazně opotřebují, uvolněné částice neznečišťují prášek z vysoce čistého oxidu hlinitého o vysoké -čistotě, a tak si zachovají jeho čistotu.
Velikost částic
Mechanismus opotřebení mlecích kuliček zahrnuje především plastickou deformaci a částečný transgranulární lom, což má za následek mírné opotřebení. Pokud jsou zrna hrubá, může dojít k mezikrystalickému lomu, což vede k vážnému opotřebení. Čím menší je velikost zrna, tím lepší je odolnost keramiky proti opotřebení. Proto se při výběru velikosti částic surového prášku doporučuje používat suroviny -Al₂O₃ s co nejmenší velikostí částic, aby se zmenšila velikost zrna keramiky a zvýšila se odolnost mlecích kuliček proti opotřebení. Navíc ve srovnání s většími částicemi mají menší částice větší měrný povrch nebo povrchovou energii, čímž poskytují větší hnací sílu pro slinování, nižší teploty slinování a potenciálně vyšší hustotu slinování, což zlepšuje mechanické vlastnosti materiálu.
03 Technologie lisování je také kritická
Obecně platí, že čím lepší je kulovitost mlecích kuliček, tím rovnoměrnější je distribuce velikosti částic mletého produktu. Menší mlecí kuličky mají za následek více kontaktních bodů mezi kuličkami během mletí, což nabízí více příležitostí pro drcení materiálu a umožňuje jemnější mletí. V současné době formovací technologie pro výrobu sférických keramických mlecích médií na domácím i mezinárodním trhu zahrnují kapkové formování (kulová granulace), izostatické lisování a válcování. Kvalita výrobků vyrobených různými formami se liší.
Kapkové tvarování (kulová granulace)
Metoda kapkového tvarování, známá také jako metoda externí gelace, je kontinuální a účinná metoda výroby keramických mikrokuliček malého-průměru. Jeho charakteristikou je, že kapičky vytvořené z kaše se tvarují pomocí povrchového napětí v olejovém prostředí. Kulovitost dosažená touto metodou je lepší než u tradičních metod válcování. Mikrokuličky jsou vnitřně jednotné a husté, nevyžadují žádné další nástřiky pojiva nebo formy a tato metoda je technologicky lepší než metody izostatického lisování a válcování pro výrobu keramických kuliček malého-průměru.
Izostatické lisování
Izostatické lisování zahrnuje plnění prášku do flexibilní kulovité formy, utěsnění formy a její umístění do pracovní komory studeného izostatického lisu. Forma je stlačována kapalným médiem vyvíjejícím rovnoměrný tlak ze všech směrů. Po vyjmutí z formy se získá kulovité zelené těleso. Izostatický a stejnoměrný vysoký tlak činí kulovitý výlisek stejnoměrně hustý, což má za následek vyšší pevnost v surovém stavu. Omezení způsobená formami však vedou k nízké efektivitě výroby, což omezuje použití technologie izostatického lisování při výrobě keramických kuliček malého-průměru.
Proces izostatického lisování (zástupný symbol diagramu)
Metoda válcování
Metoda válcování je v současnosti hlavní technologií pro hromadnou výrobu brusných kuliček malého-průměru. Jeho princip je podobný „dělat sněhovou kouli“. Proces zahrnuje rozprašování pojivové kapaliny pro navlhčení kuliček jádra, potom přidání suchého prášku na vnější stranu navlhčených jader, které se pak zhutní válcováním. Tato metoda je v principu jednoduchá a má vysokou efektivitu výroby, takže je stále nejlepší metodou pro formování keramických kuliček v milimetrovém-měřítku. V současné době dosáhlo mnoho tuzemských společností automatizovaného řízení a optimalizace různých parametrů, včetně stříkacích a práškových zařízení, umožňujících hromadnou výrobu-keramických kuliček vysoké kvality, jako je oxid hlinitý a oxid zirkoničitý.
04 Režim slinování
Příliš vysoké teploty slinování a příliš dlouhé doby zdržení mohou podporovat růst krystalů Al203 a zvyšovat množství kapalné fáze. To nejen snižuje pevnost, ale také snižuje odolnost proti opotřebení. Pokud je však teplota příliš nízká, slinutá hustota se snižuje a odolnost keramických kuliček proti opotřebení také klesá. I když je obsah Al203 vysoký, nevhodné teploty slinování nezaručují dobrou odolnost proti opotřebení; klíč závisí na fázovém složení a mikrostruktuře keramických kuliček. Proto je nutné určit vhodnou teplotu slinování a řídit vhodnou dobu výdrže. Obecně lze použít technologii rychlého vypalování při nízkých-teplotách, která nabízí významné výhody-úspory energie. Pomáhá také inhibovat růst zrn v keramických kuličkách z oxidu hlinitého, což je výhodné pro zlepšení pevnosti a houževnatosti produktu, čímž se zvyšuje jejich odolnost proti opotřebení.
Slinovací pomůcky významně ovlivňují rychlopalování při nízkých{0}}teplotách. Mezi běžně používané systémy patří systém SiO₂-CaO-MgO, systém MnO₂-TiO₂-MgO a systém CuO-SiO₂. Tyto systémy mohou výrazně snížit teplotu slinování a zároveň zjemnit zrna, stabilizovat strukturu a zlepšit mechanické vlastnosti materiálu.