Низькотех температурна технологія спікання алюмінієвої кераміки

В даний час технологію низькотемного спікання різної алюмінієвої кераміки можна узагальнити в трьох аспектах: переробка сировини, проектування формул і процес спікання. Нижче наведено відповідні підсумки.

1. Зменшуючи розмір частинок алюмінієвого порошку і підвищуючи активність порошку, температура спікання порцелянового тіла може бути знижена.

Порошок має більш високу поверхневу вільну енергію. Поверхнева енергія порошку є внутрішньою рушійною силою спікання. Тому чим тонкощами є частинки порошку Al2O3, тим вище ступінь активації, тим легше спечений порошок, і чим нижче температура спікання. При низькотемній технології спікання алюмінію кераміка є одним з важливих засобів використання порошку алюмінію високої активності в якості сировини, тому технологія приготування порошку стає основною ланкою в технології низькотех температурного спікання кераміки.

В даний час методи приготування ультратонкого активованого легко спеченого алюмінієвого порошку діляться на дві категорії, одна - механічним методом, інша - хімічним методом.

Механічний метод

Частинка Al2O3 уточнюється механічною зовнішньою силою. Широко використовувана технологія дроблення включає в себе м'яч шліфування, вібраційне шліфування, шліфування піску, шліфування повітряного потоку і так далі. Хоча ефективно збільшувати питому площу поверхні порошку за допомогою механічного дроблення, він, як правило, здатний тільки зменшити середній розмір частинок порошку приблизно до 1 м або трохи більш тонким. Більш того, він має широкий діапазон розподілу розмірів частинок і легко доводити домішки.

Хімічний метод

В останні роки стрімко розвивалося виробництво ультратонкого і високого чистоти порошку Al2O3 вологим хімічним методом, серед яких метод соль-гелю більш зрілий. Завдяки високій стійкості соля, різноманітні металеві іони можуть бути рівномірно і стабільно розподілені в колоїд, шляхом подальшого зневоднення утворюють рівномірний гель (аморфне тіло), а потім після відповідної обробки можна отримати надзвичайно високу активність ультратонкого порошку змішаного оксиду або рівномірного твердого розчину.

2. Знизити температуру спікання порцелянового тіла за допомогою конструкції і допінгу формули порцелянового матеріалу

Температура спікання алюмінієвої кераміки в основному визначається вмістом алюмінію в його хімічному складі. Чим вище вміст алюмінію, тим вище температура спікання порцелянових матеріалів буде. Крім того, він також пов'язаний з складом системи порцелянових матеріалів, співвідношенням складу і доданим видом. Тому на території забезпечення того, щоб керамічний корпус могли відповідати цільовим і технічним вимогам виробу, ми можемо вибрати розумну систему керамічного матеріалу за допомогою формульного дизайну, а також додати відповідні добавки, які допоможуть випалу, щоб максимально знизити температуру спікання алюмінієвої кераміки.

В даний час добавки, додані в конструкцію рецептури, можна розділити на дві категорії відповідно до їх різного механізму просування алюмінієвого керамічного спікання, а саме добавок, що утворюють нову фазу або твердий розчин і добавки, що утворюють рідку фазу.

Перша категорія: добавки, що утворюють новий фазовий або твердий розчин з алюмінієм

Такими добавками є оксиди, близькі до решітчастих констант алюмінію, таких як TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 і т.д. Цей вид добавки сприяє спікання алюмінієвої порцеляни з певною регулярністю:

А. В. Добавки, які можуть утворювати скінченний твердий розчин з алюмінієм, мають більший охолоджуючий ефект, ніж ті, що утворюють безперервний твердий розчин;

B. Добавки змінної іони валентності мають більший ефект, ніж добавки постійної валентності;

C. Cationic добавки з високою ціною електроенергії мають більший охолоджуючий ефект.

Слід зазначити, що оскільки цей вид добавки спечений при відсутності рідкої фази (рекристалізація спікання), пори в кристалі важко заповнити, герметичність повітря погана, а електричні властивості знижуються більше, що слід враховувати при рецептурі конструкції.

Другий вид: добавка, яка утворює рідку фазу у стрільбі

Хімічними компонентами цього виду добавки в основному є SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO і т.д. Вони можуть утворювати бінарні, тернарні або кілька евтектичних речовин з іншими компонентами в процесі стрільби. Температура спікання алюмінієвої кераміки значно знижується через низьку температуру утворення рідкої фази. Коли значна сума (близько 12%) з'являється рідка фаза, тверді частинки мають певну розчинність в рідкій фазі і тверді частинки можуть бути змочені рідкою фазою, сприяння спікання також більш значне. Механізм дії лежить в змочувальній силі і поверхневому напрузі рідкої фази на поверхні твердої фази, які роблять тверді частинки близькими і заповнюють пори.

Крім того, через високу поверхневу активність дрібних і дефектних кристалів в процесі спікання розчинність в рідкій фазі набагато більша, ніж у великих кристалів. Таким чином, в процесі спікання, малі і середні кристали ростуть безперервно, пори зменшуються і відбувається рекристалізація. Для того, щоб запобігти надмірному зростанню зерна за рахунок рекрісталізації і вплинути на механічні властивості кераміки, необхідно вибрати деякі добавки, які не впливають або навіть пригнічують зростання зерна в формульних конструкціях, таких як MgO, CuO і NiO.

3. Прийняти спеціальний процес спікання для зниження температури спікання порцеляни тіла

У процесі гарячого пресування спікання, коли зелене тіло нагрівається і тисне одночасно, спікання завершується не тільки дифузією і перенесенням маси. У цей час важливу роль відіграє пластиковий потік. Температура спікання зеленого тіла буде набагато нижче атмосферного спікання, тому гаряче спікання пресування є однією з важливих технологій зниження температури спікання кераміки Al2O3.

В даний час існує два види методів спікання гарячого пресування: спікання тиску і висока температура ізостатичного пресування спікання (HIP). Метод HIP може зробити організм підданим ізотропному тиску, а мікроструктура кераміки більш рівномірна, ніж метод спікання тиску.

У випадку з алюмінієвою порцеляною, якщо звичайна спікання під звичайним тиском повинна бути спалена до високої температури вище 1800°C, спікання гарячого тиску при 20MPa, при низькій температурі близько 1000°C було денсифіковано. Технологія гарячого віджимання може не тільки істотно знизити температуру спікання алюмінієвої кераміки, але і пригнічувати ріст зерна і отримувати щільну алюмінієву кераміку з високою міцністю мікрокристалічних, особливо придатних для спікання прозорої алюмінієвої кераміки і корундової кераміки. Крім того, процес спікання алюмінію пов'язаний з швидкістю дифузії аніонів, а атмосфера зменшення сприяє збільшенню вакансії аніону, що може сприяти процесу спікання. Тому вакуумне спікання і спікання водневої атмосфери є ефективним допоміжним засобом для реалізації низькотех температурного спікання алюмінієвої кераміки.

У реальному виробничому процесі, з метою отримання найкращих комплексних економічних вигод, у співпраці один з одним часто використовуються методи низької стрільби, серед яких метод додавання добавок для стрільби має характеристики низької вартості, хорошого ефекту і простого і практичного процесу в порівнянні з іншими методами. Широко використовується у виробництві алюмінієвої порцеляни, алюмінієвої порцеляни і корундової порцеляни.

Крім того, з точки зору матеріалів, за допомогою технології модифікації допінгу механічні та електричні властивості алюмінієвої кераміки можуть бути значно поліпшені, а керамічний корпус з низьким вмістом алюмінію може замінити керамічний корпус високим вмістом алюмінію, що також є ефективним технічним засобом, який зазвичай використовується підприємствами для зниження температури спікання алюмінієвих керамічних виробів.