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    科普講解超細陶瓷超細復合摻合料的團聚及解決措施

    來源:云更新 時間:2021-05-16 15:03:58 次數:

    超細復合摻合料團聚是陶瓷資料制造進程中一個不容忽視的問題,對特種陶瓷來說更是尤為重要,它關聯到陶瓷的燒結,陶瓷的微觀結構,進而影響陶瓷資料的機能。?  一、團聚體在個別原始粉料(超輕微粉)中經常含有一定數量......

    超細復合摻合料是陶瓷資料制造進程中一個不容忽視的問題,對特種陶瓷來說更是尤為重要,它關聯到陶瓷的燒結,陶瓷的微觀結構,進而影響陶瓷資料的機能。


    一、團聚體

    在個別原始粉料超細復合摻合料中經常含有一定數量的在一定力作用下結合成微粉團,即團聚體。團聚體內的顆粒稱為一級顆粒,它們之間的氣孔稱為一級氣孔,團聚體自身稱為二級顆粒。


    團聚體結構示用意1所示:

    圖1 團聚體結構示用意


    二、超輕微粉的團聚的品種

    團聚體的品種按作使勁的性質分為兩種情勢:一是硬團聚,二是軟團聚。

    軟團聚由顆粒間的范德華力、庫侖力或毛細管等較弱的力所致。該團聚可能通過溶劑疏散或者施加略微的機械力如超聲、研磨等方法消除。


    原料在煅燒或者高溫處理進程中因為產生較強的化學鍵合形成的微粒團稱為“硬團聚體”,個別外力難以將它拆開,需經過特別工藝才干消除。


    a.軟團聚體;b.硬團聚體

    圖2 超輕微粉軟團聚體與硬團聚體的結構示用意


    三、超輕微粉團聚對燒結度的影響

    無論是“軟團聚體”還是“硬團聚體”,其尺寸、散布、數量及性質對燒結體的顯微結構與機能均有較大的影響。


    1、超細復合摻合料團聚對燒結溫度的影響

    將原料破碎時,不僅顆粒名義產生變更,而且內部結構也產生局部變形,成為高能活化狀況,原料破碎的顆粒越細,體系的能量越高,燒結的推能源就越大,越有利于燒結,從而導致燒結溫度降落。而當超輕微粉中存在團聚體時,可能導致坯體沉積密度降落、狀況不均勻,同時,因為團聚體內顆粒燒結溫度高于團聚體之間的燒結溫度,故會使所需燒結溫度進步。


    超細、粒度均勻,無團聚物的氧化鋁粉,可比個別氧化鋁陶瓷燒結溫度降落300-400℃。降落超輕微粉的團聚水平在一定水平上可能有效的降落陶瓷的燒結溫度。


    2、超輕微粉團聚對燒結致密度的影響

    對在氧化鋁粉中摻入未了NiO研究表明,素坯在1735℃的氧化氣氛中燒結6個小時,燒結后的密度隨團聚水平變更而變更。其結果見下表1


    漿料的攪拌時光加長,AF(50)值越小,燒結密度越高。


    AF(50)=中位尺寸團聚體的直徑/微粒的等價球直徑,AF(50)值越大,說明超輕微粉團聚越重大,AF(50)=1說明超輕微粉多少乎不團聚體。


    3、超細復合摻合料團聚對微觀結構的影響

    在超輕微粉中不含團聚體時,因為原料顆粒渺小且均一,易于制備微觀結構均勻的產品。若利用原料含有較多的團聚體,尤其是硬團聚體時,只能得到低密度高孔隙率的素坯及燒結體,得到的燒結體氣孔較大,無奈得到高密度的多晶資料。大氣孔存在于晶界及晶粒內,僅是再進一步燒結,這些氣孔也無奈消除,相反會引起二次重結晶。為避免二次重結晶,當粒度無奈做到小而均勻時,應利用較大的顆粒,以避免二次結晶而使氣孔率增加。


    4、超輕微粉團聚對燒結機能的影響

    超細復合摻合料團聚對燒結的微觀結構、燒結溫度、致密度有較大的影響,從而影響燒結體的機能,也就必定使燒結體強度、韌性及堅固性降落。


    四、介質中把持超輕微粉團聚的方法

    因為超輕微粉團聚會導致燒結成品的品德無奈保障,因此須要采取一定的工藝以減少或者消除超輕微粉團聚體對成品德量的影響。


    “軟團聚”因為質點間的作使勁較弱,故個別采取恰當的疏散技巧即可消除或減弱之,從而得到均勻的高密度坯體。


    而硬團聚則因為質點間屬于化學鍵合,作使勁較大,故不僅不易疏散,也不易破碎,只能得到氣孔散布不均的低密度坯體。


    導致超細粉團聚的重要起因有顆粒尺寸小,名義能高,易產生團聚以降落名義能;顆粒名義易聚集電荷,使其牢固性降落,易產生團聚;顆粒名義存在氫鍵或其余不飽跟鍵,引起顆粒間彼此吸附;存儲環境空氣濕度大使其粘接力增大易產生團聚等。


    用于把持超輕微粉團聚的方法機械疏散、干燥處理、靜電疏散、特別干燥、有機物洗滌、共沸蒸餾、超聲空化等。


    1、機械疏散

    通過機械力作用強迫將團聚的超輕微粉顆粒離開,請求機械力必須大于顆粒間的粘接力。

    機械疏散法個別包含研磨、個別球磨、振動球磨、膠體磨跟機械攪拌。個別用于避免跟破壞顆粒間的軟團聚。其疏散后果較好,但易引入雜質,或轉變超輕微粉名義特點、晶型結構等性質,當機械力結束后,團聚也可能會再次產生。


    2、干燥處理

    干燥處理是指通過破壞跟避免顆粒間形成的液橋來把持超輕微粉團聚的方法。有內加熱跟外加熱兩種方法。

    內加熱有紅外加熱跟微波加熱,加熱時因為介質的氣化進程在團聚體內部進行,降落了超輕微粉之間的毛細管作使勁,從而可能減少超輕微粉之間的硬團聚。外加熱時,介質氣化會在團聚體的名義進行,內部的液體可能通過毛細管輸送到名義,但超輕微粉間毛細管的作用不可避免。


    3、靜電疏散

    靜電疏散式利用“異性相吸、同性相斥”的原理,為超輕微粉顆粒通電,使其帶上同種電荷,增加排斥反應來把持團聚。

    其方法有:接觸帶電、感應帶電跟電暈帶電。


    4、特別干燥

    特別干燥工藝是在干燥處理的基本上,為避免粉末團聚體因為失水而發僵硬結而研究的一種特別工藝。特別干燥工藝中常用的干燥有冷凍干燥、超流體干燥跟噴霧干燥。


    冷凍干燥,又稱升華干燥,是將含水物料冷凍到冰點以下,使水轉變為冰,而后在較高真空下將冰轉變為蒸氣而除去的干燥方法 ”。水在冰凍后體積會產生膨脹,使團聚體離開,同時固態的形成避免了超輕微粉的從新團聚。


    超流體干燥是利用超臨界流體的特點將超輕微粉形成的膠體中的有機物除去的干燥方法。


    噴霧干燥是體系化技巧利用于物料干燥的一種方法,于干燥室中將稀料經霧化后,在與熱空氣的接觸中,水分敏捷氣化,即得到干燥產品,該法能直接使溶液、乳濁液干燥成粉狀或顆粒狀制品,可省去蒸發、破碎等工序。


    噴霧干燥法干燥進程十分敏捷,可直接干燥成粉末,生產效力高,生產才干大,產品德量高,可能在較大范疇內轉變操作前提以把持產品的品質指標;毛病是設備較龐雜,粉末回收裝置價格較高,熱效力不高,熱消耗大。


    圖3 噴霧干燥器


    5、有機物洗滌

    有機物洗滌是利用液態的名義張力小的有機物去洗滌團聚的超輕微粉,置換團聚超輕微粉名義吸附的水分,減小氫鍵作用跟毛細管力,從而把持超輕微粉團聚的方法。


    6、共沸蒸餾

    共沸蒸餾法是利用與水共沸的共沸劑將待蒸餾的含有水、乙酸跟乙酸甲酯等的混淆物共沸蒸餾的方法。常用的共沸劑為二甲、甲苯、苯醇等有機溶劑。


    將濾餅跟有機溶劑進行攪拌,混淆后移至蒸餾瓶共沸,濾餅脫水后再加熱至沸點,經過一定時光后,有機溶劑即可排出,隨后對濾餅進行干燥跟煅燒,即可制得疏松無團聚的超輕微粉。


    7、超聲空化

    超聲波是一種頻率高于20 kHz的聲波,方向性好,穿透才干強,易于獲得較集中的聲能。


    利用超聲空化時產生的局部高溫、高壓、強沖擊波跟微射流等,可能較大幅度地弱化微粒間的作用能,有效避免超輕微粉微團聚,從而達到充分疏散。


    五、儲運超輕微粉進程中對超輕微粉團聚的把持辦法

    超微超輕微粉不可存儲過長時光,做好制備跟利用連接進行,在貯存跟運輸進程要避免或盡量減少包裝間的彼此擠壓,并且存儲在陰涼、干燥、避光的處所,運輸進程中要避免超輕微粉受潮擠壓等。


    1、超輕微粉的包裝

    因為超輕微粉的粒度小,假如產生受潮、雨淋或擠壓就會產生二次團聚,因此通常采取真空等情勢密封超輕微粉后利用塑料跟紙筒進行包裝。如Zn

    O、TiO2等金屬氧化物超輕微粉的包裝。



    2、鈍化處理

    鈍化就是對新制備的超輕微粉在與大氣接觸前進行名義氧化。通常是在惰性氣體的環境下進行鈍化,以把持超輕微粉名義的氧化速度。鈍化之后的超輕微粉名義會生產一層氧化膜以隔離超輕微粉與空氣接觸,進步超輕微粉的溫度性,有利于儲運超輕微粉進程的牢固性。


    3、溶劑貯存

    溶劑存儲是一種用溶劑維護納米超輕微粉的有效存儲方法。依據利用請求,選用特定的溶劑配成漿液以保存顆粒間的均勻性及疏松性,減少顆粒之間的團聚產生。


    4、防聚結處理

    將少量的增加劑如抗靜電劑、防潮劑、偶聯劑等加入超輕微粉中,以妨礙超輕微粉的團聚。


    超輕微粉圈 作者:小白

    參考來源1:劉大成/超輕微粉團聚及解決辦法

    參考來源2:劉劍/超輕微粉團聚的把持辦法

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