Teknologi Sintering Suhu Rendah Keramik Alumina

Pada masa ini, teknologi sintering suhu rendah dari pelbagai seramik alumina dapat diringkaskan dalam tiga aspek: pemprosesan bahan mentah, reka bentuk formula dan proses pensinteran. Berikut ini diringkaskan.

1. Dengan mengurangkan saiz zarah serbuk alumina dan meningkatkan aktiviti serbuk, suhu peleburan badan porselin dapat dikurangkan.

Serbuk mempunyai tenaga bebas permukaan yang lebih tinggi. Tenaga permukaan serbuk adalah daya penggerak sintering dalaman. Oleh itu, semakin halus zarah serbuk Al2O3, semakin tinggi tahap pengaktifan, semakin mudah serbuk disinter, dan semakin rendah suhu sintering adalah. Dalam teknologi sintering suhu rendah seramik alumina, ia adalah salah satu kaedah penting untuk menggunakan serbuk alumina dengan aktiviti tinggi sebagai bahan mentah, jadi teknologi penyediaan serbuk menjadi penghubung asas dalam teknologi seramik suhu rendah.

Pada masa ini, kaedah penyediaan serbuk alumina yang mudah diaktifkan yang sangat mudah diaktifkan terbahagi kepada dua kategori, satu adalah kaedah mekanikal, yang lain adalah kaedah kimia.

Kaedah mekanikal

Zarah Al2O3 diperhalusi oleh daya luaran mekanikal. Teknologi penghancuran yang biasa digunakan meliputi penggilingan bola, pengisaran getaran, pengisaran pasir, pengisaran aliran udara dan sebagainya. Walaupun berkesan untuk meningkatkan luas permukaan serbuk dengan cara penghancuran mekanikal, biasanya hanya dapat mengurangkan zarah rata-rata saiz serbuk hingga kira-kira 1 m atau sedikit lebih halus. Lebih-lebih lagi, ia mempunyai julat pengedaran saiz zarah yang luas dan mudah membawa kekotoran.

Kaedah kimia

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pengeluaran serbuk Al2O3 ultrafine dan kemurnian tinggi dengan kaedah kimia basah telah berkembang pesat, di antaranya kaedah sol-gel lebih matang. Kerana kestabilan sol yang tinggi, pelbagai ion logam dapat merata dan stabil diedarkan dalam koloid, melalui penyahhidratan selanjutnya untuk membentuk gel yang seragam (badan amorf), dan selepas rawatan yang sesuai dapat diperolehi aktiviti yang sangat tinggi dari campuran oksida serbuk ultrafine atau larutan pepejal yang seragam.

2. Mengurangkan suhu sintering badan porselin melalui reka bentuk dan doping formula bahan porselin

Suhu sintering seramik alumina ditentukan terutamanya oleh kandungan alumina dalam komposisi kimianya. Semakin tinggi kandungan alumina, semakin tinggi suhu peleburan bahan porselin. Di samping itu, ia juga berkaitan dengan sistem komposisi bahan porselin, nisbah komposisi dan spesies yang ditambahkan. Oleh itu, pada premis memastikan bahawa badan seramik dapat memenuhi tujuan dan keperluan teknikal produk, kita dapat memilih yang wajar sistem bahan seramik melalui reka bentuk formula, dan tambahkan bahan tambahan yang sesuai untuk membantu menembak, sehingga dapat mengurangkan suhu sintering seramik alumina sejauh mungkin.

Pada masa ini, bahan tambahan yang ditambahkan dalam reka bentuk formulasi dapat dibahagikan kepada dua kategori mengikut mekanisme mereka yang berbeza untuk mempromosikan sintering seramik alumina, iaitu, bahan tambahan yang membentuk fasa baru atau larutan pepejal dan bahan tambahan yang membentuk fasa cair.

Kategori pertama: bahan tambahan yang membentuk fasa baru atau larutan pepejal dengan alumina

Bahan tambahan seperti oksida dekat dengan pemalar kisi alumina, seperti TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2, dan lain-lain. Aditif jenis ini mendorong penyerapan porselin alumina dengan keteraturan tertentu:

A. Bahan tambahan yang dapat membentuk larutan pepejal terhingga dengan alumina mempunyai kesan penyejukan yang lebih besar daripada bahan yang membentuk larutan pepejal berterusan;

B. Aditif ion valensi berubah mempunyai kesan yang lebih besar daripada aditif valensi tetap;

C. Aditif kationik dengan harga elektrik yang tinggi mempunyai kesan penyejukan yang lebih besar.

Perlu diingatkan bahawa kerana aditif semacam ini disinter tanpa fasa cair (rekristalisasi sintering), liang-liang dalam kristal sukar diisi, sesak udara kurang baik, dan sifat elektrik menurun lebih banyak, yang harus diambil diambil kira dalam reka bentuk rumusan.

Jenis kedua: bahan tambahan yang membentuk fasa cair dalam penembakan

Komponen kimia bahan tambahan seperti ini terutama SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO, dan lain-lain. Mereka boleh membentuk bahan eutektik binari, ternary atau berganda dengan komponen lain dalam proses pembakaran. Suhu sintering seramik alumina dikurangkan kerana ke suhu pembentukan fasa cecair yang rendah. Apabila sejumlah besar (kira-kira 12%) fasa cecair muncul, zarah pepejal mempunyai kelarutan tertentu dalam fasa cecair dan zarah pepejal dapat dibasahi oleh fasa cecair, promosi sintering juga lebih penting. Mekanisme tindakan terletak pada daya basah dan ketegangan permukaan fasa cecair pada permukaan fasa pepejal, yang menjadikan zarah pepejal dekat dan mengisi liang.

Di samping itu, kerana aktiviti permukaan kristal halus dan cacat yang tinggi dalam proses pensinteran, kelarutan dalam fasa cair jauh lebih besar daripada kristal besar. Dengan cara ini, dalam proses sintering, kristal kecil dan sederhana tumbuh secara berterusan, liang pori berkurang dan penghabluran semula berlaku. Untuk mengelakkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan kerana penghabluran semula dan mempengaruhi sifat mekanik seramik, perlu memilih beberapa bahan tambahan yang tidak memberi kesan atau bahkan menghalang pertumbuhan bijirin dalam reka bentuk formula, seperti sebagai MgO, CuO dan NiO.

3. Mengamalkan proses pensinteran khas untuk mengurangkan suhu sintering badan porselin

Dalam proses sintering tekan panas, ketika badan hijau dipanaskan dan ditekan pada masa yang sama, sintering tidak hanya diselesaikan dengan penyebaran dan pemindahan jisim. Pada masa ini, aliran plastik memainkan peranan penting. Suhu sintering badan hijau akan jauh lebih rendah daripada sintering atmosfera, jadi sintering menekan panas adalah salah satu teknologi penting untuk mengurangkan suhu sintering seramik Al2O3.

Pada masa ini, terdapat dua jenis kaedah sintering tekan panas: sintering tekanan dan sintering tekanan isostatik suhu tinggi (HIP). Kaedah HIP dapat menjadikan tubuh mengalami tekanan isotropik, dan struktur mikro seramik lebih seragam daripada kaedah sintering tekanan.

Dalam kes porselin alumina, jika sintering biasa di bawah tekanan normal mesti dibakar hingga suhu tinggi di atas 1800 ℃, sintering tekanan panas pada 20MPa, pada suhu rendah sekitar 1000 ℃ telah pekat. Teknologi sintering panas menekan bukan sahaja dapat mengurangkan secara signifikan suhu sintering seramik alumina, tetapi juga menghalang pertumbuhan bijirin dan memperoleh seramik alumina padat dengan kekuatan mikrokristal tinggi, sangat sesuai untuk penyerapan seramik alumina lutsinar dan seramik korundum. Di samping itu, proses pensinteran alumina berkaitan dengan kadar penyebaran anion, dan suasana pengurangan kondusif untuk peningkatan kekosongan anion, yang dapat mempromosikan proses pensinteran. Oleh itu, sintering vakum dan sinter atmosfer hidrogen adalah alat bantu yang berkesan untuk mewujudkan sintering suhu rendah seramik alumina.

Dalam proses pengeluaran sebenarnya, untuk mendapatkan faedah ekonomi komprehensif terbaik, teknik pemadaman rendah yang disebutkan di atas sering digunakan bekerjasama antara satu sama lain, di antaranya kaedah penambahan aditif untuk penembakan mempunyai ciri-ciri kos rendah, kesan yang baik dan proses yang mudah dan praktikal berbanding dengan kaedah lain. Ia digunakan secara meluas dalam penghasilan porselin aluminium, porselin alumina dan porselin korundum.

Di samping itu, dari perspektif bahan, melalui teknologi pengubahsuaian doping, sifat mekanikal dan elektrik dari seramik alumina dapat ditingkatkan dengan sangat baik, dan badan seramik dengan kandungan alumina rendah dapat menggantikan badan seramik dengan kandungan alumina yang tinggi, yang juga efektif kaedah teknikal yang biasa digunakan oleh perusahaan untuk mengurangkan suhu sintering produk seramik alumina.