เทคโนโลยีการเผาด้วยอุณหภูมิต่ำของเซรามิกอลูมินา

ในปัจจุบันเทคโนโลยีการเผาด้วยอุณหภูมิต่ำของเซรามิกอลูมินาต่างๆสามารถสรุปได้ 3 ด้าน ได้แก่ การแปรรูปวัตถุดิบการออกแบบสูตรและกระบวนการเผา ต่อไปนี้จะสรุปตามลำดับ

1. โดยการลดขนาดอนุภาคของผงอลูมินาและเพิ่มการทำงานของผงทำให้อุณหภูมิในการเผาของเนื้อพอร์ซเลนลดลง

ผงมีพลังงานที่ปราศจากพื้นผิวสูงกว่าพลังงานพื้นผิวของผงเป็นแรงขับเคลื่อนภายในของการเผาดังนั้นอนุภาคของผง Al2O3 ที่ละเอียดกว่าก็คือระดับการกระตุ้นที่สูงขึ้นก็จะยิ่งเผาผงได้ง่ายขึ้นและยิ่งมีค่าน้อยลง อุณหภูมิในการเผาคือในเทคโนโลยีการเผาด้วยอุณหภูมิต่ำของเซรามิกอลูมินาเป็นวิธีการสำคัญอย่างหนึ่งในการใช้ผงอลูมินาที่มีฤทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบดังนั้นเทคโนโลยีการเตรียมผงจึงกลายเป็นส่วนเชื่อมโยงพื้นฐานในเทคโนโลยีการเผาเซรามิกที่อุณหภูมิต่ำ

ในปัจจุบันวิธีการเตรียมอัลตร้าไฟน์ผงอลูมินาที่เผาได้ง่ายแบ่งออกเป็นสองประเภทประเภทหนึ่งคือวิธีเชิงกลอีกวิธีหนึ่งคือวิธีทางเคมี

วิธีการทางกล

อนุภาค Al2O3 ถูกกลั่นด้วยแรงภายนอกเชิงกล เทคโนโลยีการบดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การบดลูกการบดด้วยการสั่นสะเทือนการบดด้วยทรายการบดการไหลของอากาศและอื่น ๆ แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการเพิ่มพื้นที่ผิวเฉพาะของผงโดยการบดเชิงกล แต่โดยปกติแล้วจะสามารถลดอนุภาคเฉลี่ยได้เท่านั้น ขนาดประมาณ 1 ม. หรือละเอียดกว่าเล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้นยังมีช่วงการกระจายขนาดอนุภาคที่กว้างและนำสิ่งสกปรกเข้ามาได้ง่าย

วิธีการทางเคมี

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการผลิตผง Al2O3 ที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีความบริสุทธิ์สูงโดยวิธีทางเคมีแบบเปียกได้พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งวิธีการโซลเจลมีความสุกมากขึ้นเนื่องจากโซลมีความเสถียรสูงจึงทำให้ไอออนของโลหะหลายชนิดมีความสม่ำเสมอและเสถียร กระจายในคอลลอยด์ผ่านการคายน้ำต่อไปเพื่อสร้างเจลที่สม่ำเสมอ (ร่างกายอสัณฐาน) จากนั้นหลังจากการรักษาที่เหมาะสมจะได้รับกิจกรรมที่สูงมากของผงอัลตร้าไฟน์ผสมออกไซด์หรือสารละลายของแข็งที่สม่ำเสมอ

2. ลดอุณหภูมิการเผาของตัวเครื่องเคลือบด้วยการออกแบบและการเติมสูตรวัสดุพอร์ซเลน

อุณหภูมิในการเผาของเซรามิกอลูมินาส่วนใหญ่พิจารณาจากเนื้อหาของอลูมินาในองค์ประกอบทางเคมี ยิ่งมีปริมาณอลูมินาสูงเท่าใดอุณหภูมิในการเผาของวัสดุพอร์ซเลนก็จะสูงขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับระบบองค์ประกอบของวัสดุพอร์ซเลนอัตราส่วนองค์ประกอบและชนิดที่เพิ่มเข้าไปดังนั้นเพื่อให้มั่นใจว่าตัวเซรามิกสามารถตอบสนองวัตถุประสงค์และข้อกำหนดทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ได้ตามวัตถุประสงค์ของผลิตภัณฑ์เราจึงสามารถเลือกสิ่งที่เหมาะสมได้ ระบบวัสดุเซรามิกผ่านการออกแบบสูตรและเพิ่มสารเติมแต่งที่เหมาะสมเพื่อช่วยในการยิงเพื่อลดอุณหภูมิการเผาของเซรามิกอลูมินาให้มากที่สุด

ในปัจจุบันสารเติมแต่งที่เพิ่มในการออกแบบสูตรสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทตามกลไกที่แตกต่างกันในการส่งเสริมการเผาเซรามิกอะลูมินา ได้แก่ สารเติมแต่งที่สร้างเฟสใหม่หรือสารละลายของแข็งและสารเติมแต่งที่สร้างเฟสของเหลว

ประเภทแรก: สารเติมแต่งที่สร้างเฟสใหม่หรือสารละลายของแข็งด้วยอลูมินา

สารเติมแต่งดังกล่าวเป็นออกไซด์ใกล้เคียงกับค่าคงที่ของโครงตาข่ายของอลูมินาเช่น TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 เป็นต้นสารเติมแต่งชนิดนี้ส่งเสริมการเผาพอร์ซเลนอลูมินาอย่างสม่ำเสมอ:

A. สารเติมแต่งที่สามารถสร้างสารละลายของแข็งที่ จำกัด ด้วยอลูมินามีผลเย็นมากกว่าสารเติมแต่งที่เป็นสารละลายของแข็งอย่างต่อเนื่อง

ข. สารเติมแต่งของวาเลนซ์ไอออนแบบแปรผันมีผลมากกว่าสารเติมแต่งที่มีความจุคงที่

C. สารเติมแต่งประจุบวกที่มีราคาค่าไฟฟ้าสูงมีผลต่อการระบายความร้อนมากขึ้น

ควรสังเกตว่าเนื่องจากสารเติมแต่งชนิดนี้ถูกเผาในกรณีที่ไม่มีเฟสของเหลว (การเผาผลึกซ้ำ) รูพรุนในคริสตัลจึงเติมได้ยากความหนาแน่นของอากาศไม่ดีและคุณสมบัติทางไฟฟ้าจะลดลงมากขึ้นซึ่งควรนำไปใช้ ในการออกแบบสูตร

ประเภทที่สอง: สารเติมแต่งที่สร้างเฟสของเหลวในการยิง

ส่วนประกอบทางเคมีของสารเติมแต่งประเภทนี้ส่วนใหญ่ ได้แก่ SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO เป็นต้นพวกเขาสามารถสร้างสารไบนารีเทอร์นารีหรือสารยูเทคติกหลายชนิดร่วมกับส่วนประกอบอื่น ๆ ในกระบวนการเผาได้อุณหภูมิในการเผาของเซรามิกอลูมินาจะลดลงอย่างมากเนื่องจาก ถึงอุณหภูมิการก่อตัวต่ำของเฟสของเหลวเมื่อเฟสของเหลวปรากฏขึ้นจำนวนมาก (ประมาณ 12%) อนุภาคของแข็งจะมีความสามารถในการละลายได้บางอย่างในเฟสของเหลวและอนุภาคของแข็งสามารถทำให้เปียกโดยเฟสของเหลวการส่งเสริม การเผาก็มีความสำคัญมากขึ้นเช่นกันกลไกของการกระทำอยู่ที่แรงเปียกและแรงตึงผิวของเฟสของเหลวบนพื้นผิวของเฟสของแข็งซึ่งทำให้อนุภาคของแข็งเข้าใกล้และเติมเต็มรูขุมขน

นอกจากนี้เนื่องจากกิจกรรมพื้นผิวที่สูงของผลึกที่ละเอียดและมีข้อบกพร่องในกระบวนการเผาความสามารถในการละลายในเฟสของเหลวจึงมากกว่าผลึกขนาดใหญ่มากด้วยวิธีนี้ในกระบวนการเผาผลึกขนาดเล็กและขนาดกลาง เติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องรูขุมขนลดลงและเกิดการตกผลึกซ้ำเพื่อป้องกันการเติบโตของเมล็ดพืชมากเกินไปเนื่องจากการตกผลึกซ้ำและส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของเซรามิกส์จึงจำเป็นต้องเลือกสารเติมแต่งบางชนิดที่ไม่มีผลหรือแม้แต่ยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชในการออกแบบสูตรเช่น เป็น MgO, CuO และ NiO

3. ใช้กระบวนการเผาแบบพิเศษเพื่อลดอุณหภูมิในการเผาของเนื้อพอร์ซเลน

ในกระบวนการเผาแบบกดร้อนเมื่อเนื้อสีเขียวได้รับความร้อนและแรงดันในเวลาเดียวกันการเผาจะไม่เสร็จสมบูรณ์โดยการแพร่กระจายและการถ่ายเทมวลเท่านั้น ในขณะนี้การไหลของพลาสติกมีบทบาทสำคัญ อุณหภูมิในการเผาของตัวถังสีเขียวจะต่ำกว่าการเผาในชั้นบรรยากาศมากดังนั้นการเผาแบบกดร้อนจึงเป็นเทคโนโลยีสำคัญอย่างหนึ่งในการลดอุณหภูมิการเผาของเซรามิก Al2O3

ในปัจจุบันมีวิธีการเผาแบบกดร้อน 2 วิธี ได้แก่ การเผาด้วยความดันและการเผาด้วยความดันไอโซสแตติก (HIP) ที่อุณหภูมิสูงวิธี HIP สามารถทำให้ร่างกายต้องรับแรงกดแบบไอโซทรอปิกและโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกมีความสม่ำเสมอมากกว่าวิธีการเผาด้วยความดัน

ในกรณีของพอร์ซเลนอลูมินาหากการเผาแบบธรรมดาภายใต้ความดันปกติจะต้องเผาที่อุณหภูมิสูงกว่า 1800 ℃การเผาด้วยความดันร้อนที่ 20MPa ที่อุณหภูมิต่ำประมาณ 1,000 ℃ได้รับความหนาแน่นเทคโนโลยีการเผาแบบกดร้อนไม่เพียง แต่ลดลงอย่างมาก อุณหภูมิในการเผาของเซรามิกอลูมินา แต่ยังยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชและได้รับเซรามิกอลูมินาที่มีความหนาแน่นสูงด้วยไมโครคริสตัลไลน์ที่มีความแข็งแรงสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเผาเซรามิกอลูมินาใสและเซรามิกคอรันดัมนอกจากนี้กระบวนการเผาของอลูมินาเกี่ยวข้องกับอัตราการแพร่กระจาย ของแอนไอออนและบรรยากาศการลดลงเอื้อต่อการเพิ่มขึ้นของความว่างของไอออนซึ่งสามารถส่งเสริมกระบวนการเผาได้ดังนั้นการเผาด้วยสุญญากาศและการเผาด้วยไฮโดรเจนในบรรยากาศจึงเป็นวิธีการเสริมที่มีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดการเผาเซรามิกอลูมินาในอุณหภูมิต่ำ

ในกระบวนการผลิตจริงเพื่อให้ได้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ครอบคลุมที่สุดเทคนิคการยิงต่ำที่กล่าวถึงข้างต้นมักใช้ร่วมกันซึ่งวิธีการเติมสารเติมแต่งสำหรับการยิงมีลักษณะต้นทุนต่ำผลดี และกระบวนการที่เรียบง่ายและใช้งานได้จริงเมื่อเทียบกับวิธีการอื่น ๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพอร์ซเลนอลูมิเนียมพอร์ซเลนอลูมินาและพอร์ซเลนคอรันดัม

นอกจากนี้จากมุมมองของวัสดุด้วยเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนยาสลบคุณสมบัติเชิงกลและทางไฟฟ้าของเซรามิกอลูมินาสามารถปรับปรุงได้อย่างมากและตัวเซรามิกที่มีปริมาณอลูมินาต่ำสามารถแทนที่ตัวเซรามิกที่มีปริมาณอลูมินาสูงซึ่งมีประสิทธิภาพเช่นกัน วิธีการทางเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปโดยองค์กรเพื่อลดอุณหภูมิการเผาของผลิตภัณฑ์เซรามิกอลูมินา