Keramik
Aluminiumoxidkeramik ass eng Zort verschleißbeständeg, korrosiounsbeständeg a staark Keramikmaterial. Et gëtt wäit verbreet a gehéiert de Moment zu der am meeschte verbreeter Kategorie vun Héichtemperaturstrukturkeramik. Fir Masseproduktioun ze maachen an d'Ufuerderunge vun engem reegelméissege Produktausgesinn, enger klenger Schleifquantitéit an engem einfache Feinschleifen ze erfëllen, ass et ganz wichteg, d'Formmethod vum Dréchepressen ze wielen. D'Kompressiounsformen erfuerdert, datt de Blech e Pulver mat enger bestëmmter Gradatioun ass, mat manner Fiichtegkeet a Bindemittel. Dofir muss d'Schlämm vum Batch nom Kugelfräsen a Feinzerkleeë gedréchent a granuléiert ginn, fir de Pulver mat enger besserer Flëssegkeet an enger méi héijer Volumendicht ze kréien. Sprëtztrocknungsgranulatioun ass déi Basismethod fir d'Produktioun vu Baukeramik an neier Keramik ginn. De Pulver, deen duerch dëse Prozess virbereet gëtt, huet eng gutt Flëssegkeet, e bestëmmten Undeel vu groussen a klenge Partikelen an eng gutt Volumendicht. Dofir ass Sprëtztrocknung déi effektivst Method fir dréchegepresst Pulver ze preparéieren.
Sprëtztrocknung ass e Prozess, bei deem flësseg Materialien (inklusiv Schlamm) atomiséiert an dann an engem waarmen Trocknungsmedium an dréchent Pulvermaterialien ëmgewandelt ginn. D'Materialien ginn an extrem fein kugelfërmeg Niwweltropfen atomiséiert, well d'Niwweltropfen ganz fein sinn an d'Verhältnes vun der Uewerfläch zum Volumen ganz grouss ass, verdampft d'Fiichtegkeet séier, an d'Trocknungs- a Granuléierungsprozesser sinn an engem Ament ofgeschloss. D'Partikelgréisst, de Fiichtegkeetsgehalt an d'Schummdicht vun de Materialien kënnen duerch d'Upassung vun den Trocknungsparameter kontrolléiert ginn. Kugelfërmegt Pulver mat gläichméisseger Qualitéit a gudder Widderhuelbarkeet kann duerch d'Benotzung vun der Sprëtztrocknungstechnologie produzéiert ginn, wouduerch de Produktiounsprozess vum Pulver verkierzt gëtt, d'automatesch a kontinuéierlech Produktioun erliichtert gëtt, an eng effektiv Method fir d'Groussskalavirbereedung vu feinen Aluminiumoxid-Keramik-Trockenpulvermaterialien ass.
2.1.1 Virbereedung vum Schlamm
Déi éischtklasseg industriell Aluminiumoxid mat enger Rengheet vun 99% gëtt mat ongeféier 5% Zousätz bäigefüügt fir 95% Porzellanmaterial ze preparéieren, an d'Kugelmillen gëtt no dem Verhältnes Material: Kugel:Waasser = 1:2:1 duerchgefouert, an Bindemittel, Deflockulant an déi entspriechend Quantitéit u Waasser ginn bäigefüügt fir eng stabil Suspensionsschlamm ze preparéieren. Déi relativ Viskositéit gëtt mat engem einfache Flowmeter gemooss fir den entspriechende Schlammfeststoffgehalt, d'Aart an d'Doséierung vum Deflockulant ze bestëmmen.
2.1.2 Sprëtztrocknungsprozess
Déi wichtegst Kontrollprozessparameter am Sprëtztrocknungsprozess sinn: a). D'Auslaaftemperatur vum Trockner. Allgemeng op 110 ℃ kontrolléiert. b). Bannenduerchmiesser vun der Düs. Benotzt eng Öffnungsplack vun 0,16 mm oder 0,8 mm. c) Drockënnerscheed vum Zyklonseparator, kontrolléiert op 220 Pa.
2.1.3 Leeschtungsinspektioun vum Pulver nom Sprëtzdréchnen
D'Fiichtegkeetsbestimmung soll no gängige keramesche Fiichtegkeetsbestimmungsmethoden duerchgefouert ginn. D'PartikelMorphologie a Partikelgréisst goufen mam Mikroskop observéiert. D'Flëssegkeet an d'Schummdicht vum Pulver ginn no den ASTM experimentellen Normen fir Flëssegkeet a Schummdicht vu Metallpulver getest. D'Method ass: ënner der Bedingung vu kenger Vibratioun passéieren 50 g Pulver (genau op 0,01 g) duerch en Hals vum Glastrichter mat engem Duerchmiesser vu 6 mm an enger Längt vun 3 mm fir seng Flëssegkeet ze bestëmmen; ënner der Bedingung vu kenger Vibratioun passéiert de Pulver duerch deeselwechte Glastrichter a fält an e Behälter mat enger Héicht vun 25 mm aus dem selwechte Glastrichter. Déi net-vibréierend Dicht ass d'Luespackungsdicht.
3.1.1 Virbereedung vum Schläim
Beim Sprühtrocknungsgranulatiounsprozess ass d'Virbereedung vum Schlamm e wichtege Schlëssel. Feststoffgehalt, Feinheet a Flëssegkeet vum Schlamm beaflossen direkt den Output an d'Partikelgréisst vum dréchene Pulver.
Well de Pulver vun dëser Zort Aluminiumoxidporzellan onfruchtbar ass, ass et néideg eng adäquat Quantitéit u Bindemittel bäizefügen, fir d'Formleistung vum Ronnmaterial ze verbesseren. Dacks benotzt organesch Substanzen wéi Dextrin, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Polystyrol, etc. Polyvinylalkohol (PVA), e waasserléislecht Bindemittel, gouf an dësem Experiment ausgewielt. En ass méi empfindlech op Ëmweltfiichtegkeet, an d'Ännerung vun der Ëmgéigendfiichtegkeet beaflosst d'Eegeschafte vum dréchene Pulver däitlech.
Polyvinylalkohol huet vill verschidden Aarten, ënnerschiddlech Grad vun Hydrolyse a Polymerisatioun, wat de Sprëtztrocknungsprozess beaflossen. Säin allgemengen Hydrolysegrad a Polymerisatiounsgrad beaflossen de Sprëtztrocknungsprozess. Seng Dosis ass normalerweis 0,14 - 0,15 Gew.-%. Wann ze vill dovun derbäigesat gëtt, bilden sech haart, dréchen Pulverpartikelen am Sprëtzgranulatiounspulver, fir ze verhënneren, datt d'Partikelen sech beim Pressen verformen. Wann d'Partikeleegeschafte beim Pressen net eliminéiert kënne ginn, ginn dës Mängel am grénge Kierper gespäichert a kënnen nom Brennen net eliminéiert ginn, wat d'Qualitéit vum Endprodukt beaflosst. Wann de Bindemittel ze wéineg gréng Stäerkt derbäigesat gëtt, gëtt de Betribsverloscht erhéicht. D'Experiment weist, datt wann eng richteg Quantitéit u Bindemittel derbäigesat gëtt, d'Sektioun vum grénge Billet ënner dem Mikroskop observéiert gëtt. Et kann een gesinn, datt wann den Drock vun 3 MPa op 6 MPa erhéicht gëtt, d'Sektioun glat vergréissert gëtt, an et eng kleng Zuel vu sphäresche Partikelen gëtt. Wann den Drock 9Mpa ass, ass d'Sektioun glat, an et gëtt am Fong keng sphäresch Partikelen, awer den héije Drock féiert zu der Schichtung vum grénge Billet. PVA gëtt bei ongeféier 200 ℃ opgemaach.
Fänkt un ze brennen, an ofläschen bei ongeféier 360 ℃. Fir den organesche Bindemittel opzeléisen an d'Billetpartikelen ze naass ze maachen, eng flësseg Zwëscheschicht tëscht de Partikelen ze bilden, d'Plastizitéit vum Billet ze verbesseren, d'Reibung tëscht de Partikelen an d'Reibung tëscht de Materialien an der Form ze reduzéieren, d'Dicht vum gepressten Billet an d'Homogeniséierung vun der Drockverdeelung ze förderen, an och déi entspriechend Quantitéit u Weichmacher bäizefügen, déi allgemeng benotzt ginn sinn Glycerin, Ethyloxalsäure, etc.
Well de Bindemittel en organesche makromolekulare Polymer ass, ass d'Method fir de Bindemittel an de Schlamm ze bäiginn och ganz wichteg. Et ass am beschten, de virbereete Bindemittel an de gläichméissege Schlamm mat dem gewënschten Feststoffgehalt ze bäiginn. Op dës Manéier kann verhënnert ginn, datt ongeléist an ongedeelt organesch Matière an de Schlamm bruecht gëtt, an déi méiglech Defekter nom Brennen kënne reduzéiert ginn. Wann de Bindemittel bäigefüügt gëtt, kann de Schlamm einfach duerch Kugelmillen oder Réieren entstoen. D'Loft, déi an den Drëps agewéckelt ass, ass am dréchene Pulver, wouduerch déi dréchen Partikelen huel ginn an d'Volumendicht reduzéiert gëtt. Fir dëst Problem ze léisen, kënnen Entschäumer bäigefüügt ginn.
Wéinst wirtschaftlechen an techneschen Ufuerderungen ass en héije Feststoffgehalt noutwendeg. Well d'Produktiounskapazitéit vum Trockner sech op d'Verdampfungswaasser pro Stonn bezitt, wäert de Schlamm mat héijem Feststoffgehalt d'Produktioun vum Dréchepulver däitlech erhéijen. Wann de Feststoffgehalt vun 50% op 75% eropgeet, wäert d'Produktioun vum Trockner ëm dat duebelt eropgoen.
En niddrege Feststoffgehalt ass den Haaptgrond fir d'Bildung vun huele Partikelen. Beim Dréchnen migréiert Waasser op d'Uewerfläch vum Drëps a bréngt fest Partikelen mat sech, wouduerch den banneschten Deel vum Drëps huel gëtt; wann e Film mat gerénger Permeabilitéit ronderëm den Drëps geformt gëtt, klëmmt d'Temperatur vum Drëps wéinst der gerénger Verdampfungsgeschwindegkeet, an d'Waasser verdampft vum banneschten Deel, wouduerch den Drëps ausbéiht. An zwou Fäll gëtt d'Kugelform vun de Partikelen zerstéiert, an et ginn huel, ringfërmeg oder apelfërmeg oder birnfërmeg Partikelen produzéiert, wat d'Flëssegkeet an d'Schummdicht vum dréchene Pulver reduzéiert. Zousätzlech kann e Schlamm mat héijem Feststoffgehalt d'Quantitéit u feste Partikelen reduzéieren.
An engem kuerzen Dréchnungsprozess kann d'Reduktioun vum Dréchnungsprozess d'Quantitéit u Klebstoff reduzéieren, déi zesumme mam Waasser op d'Partikeluewerfläch transferéiert gëtt, fir ze vermeiden, datt d'Bindemittelkonzentratioun op der Partikeluewerfläch méi grouss ass wéi am Zentrum, sou datt d'Partikelen eng haart Uewerfläch hunn, an d'Partikelen net beim Pressen a Formen deforméieren a zerbriechen, fir d'Kierpermass vum Billet ze reduzéieren. Dofir muss de Feststoffgehalt vum Schlamm erhéicht ginn, fir en héichwäertegt Dréchepulver ze kréien.
De Schlamm, deen fir d'Spraydréchnung benotzt gëtt, soll genuch Flëssegkeet a sou wéineg Fiichtegkeet wéi méiglech hunn. Wann d'Viskositéit vum Schlamm duerch d'Aféierung vu méi Waasser reduzéiert gëtt, gëtt net nëmmen den Energieverbrauch vum Dréchnen erhéicht, mä och d'Schummdicht vum Produkt reduzéiert. Dofir ass et néideg, d'Viskositéit vum Schlamm mat Hëllef vun engem Koagulant ze reduzéieren. De gedréchente Schlamm besteet aus e puer Mikrometer oder méi klenge Partikelen, déi als kolloidalt Dispersiounssystem ugesi kënne ginn. D'Theorie vun der kolloidaler Stabilitéit weist, datt et zwou Kräften op d'Suspensionspartikelen wierken: d'Van der Waals Kraaft (Coulomb Kraaft) an d'elektrostatesch Ofstousskraaft. Wann d'Kraaft haaptsächlech aus der Schwéierkraaft besteet, da wäert Agglomeratioun a Flokulatioun optrieden. Déi total potenziell Energie (VT) vun der Interaktioun tëscht de Partikelen hänkt mat hirer Distanz zesummen, woubäi VT zu engem bestëmmten Zäitpunkt d'Zomm vun der Gravitatiounsenergie VA an der Ofstoßungsenergie VR ass. Wann de VT tëscht de Partikelen déi maximal positiv potenziell Energie weist, da gëtt et e System vun der Depolymerisatioun. Fir eng bestëmmt Suspension ass VA sécher, dofir ass d'Stabilitéit vum System déi Funktiounen, déi de VR kontrolléieren: d'Uewerflächenladung vun de Partikelen an d'Déckt vun den duebelen elektresche Schichten. D'Déckt vun der Duebelschicht ass ëmgedréint proportional zu der Quadratwurzel vun der Valenzbindung an der Konzentratioun vum Gläichgewiichtion. Duebelschichtkompressioun kann d'Potenzialbarrière vun der Flokulatioun reduzéieren, dofir mussen d'Valenzbindung an d'Konzentratioun vun de Gläichgewiichtionen an der Léisung niddreg sinn. Déi üblech benotzt Demulgatoren sinn HCI, HNO3, NaOH, (CH)3noh (quaternär Amin), GA, etc.
Well de Waasserbaséierte Schlamm aus 95 Aluminiumoxid Keramikpulver neutral an alkalisch ass, verléieren vill Koagulanten, déi e gudden Verdënnungseffekt op aner Keramikschlamm hunn, hir Funktioun. Dofir ass et ganz schwéier, de Schlamm mat engem héije Feststoffgehalt a gudder Flëssegkeet ze preparéieren. De barren Aluminiumoxidschlamm, deen zum amphoteren Oxid gehéiert, huet ënnerschiddlech Dissoziatiounsprozesser a sauren oder alkalesche Medien a bildt den Dissoziatiounsstatus vun ënnerschiddlecher Mizellenzesummesetzung a Struktur. De pH-Wäert vum Schlamm beaflosst direkt de Grad vun der Dissoziatioun an der Adsorptioun, wat zu enger Ännerung vum ζ-Potenzial an der entspriechender Flokkulatioun oder Dissoziatioun féiert.
Aluminiumoxid-Schlamm huet de maximale Wäert vu positiven a negativen ζ-Potenzial a sauren oder alkalesche Medien. Zu dësem Zäitpunkt ass d'Viskositéit vum Schlamm am niddregsten Wäert vum Dekoagulatiounszoustand, während wann de Schlamm am neutralen Zoustand ass, seng Viskositéit eropgeet, an et flockt sech eng Flokulatioun op. Et huet sech erausgestallt, datt d'Flëssegkeet vum Schlamm däitlech verbessert gëtt an d'Viskositéit vum Schlamm duerch d'Zousätz vun engem passenden Demulgator reduzéiert gëtt, sou datt säi Viskositéitswäert no bei deem vu Waasser ass. D'Flëssegkeet vum Waasser, gemooss mat engem einfache Viskosimeter, ass 3 Sekonnen / 100 ml, an d'Flëssegkeet vum Schlamm ass 4 Sekonnen / 100 ml. D'Viskositéit vum Schlamm gëtt reduzéiert, sou datt de Feststoffgehalt am Schlamm op 60% erhéicht ka ginn, an eng stabil Packung geformt ka ginn. Well d'Produktiounskapazitéit vum Trockner sech op d'Verdampfung vu Waasser pro Stonn bezitt, sou datt d'Suspension.
3.1.2 Kontroll vun den Haaptparameteren am Sprëtztrocknungsprozess
D'Loftstroummuster am Dréchentuerm beaflosst d'Dréchzäit, d'Retentiounszäit, d'Reschtwaasser an d'Wandverbindung vun den Drëpsen. An dësem Experiment ass de Prozess vun der Drëpsenloftmëschung e gemëschte Stroum, dat heescht, dat waarmt Gas kënnt vun uewen an den Dréchentuerm eran, an d'Zerstäubungsdüs ass um Buedem vum Dréchentuerm installéiert, wouduerch e Sprëtzbundel entsteet, an den Drëps ass e Parabel, sou datt den Drëps sech mat der Loft géintstroum vermëscht, a wann den Drëps d'Spëtzt vum Strich erreecht, gëtt en no ënnen gefloss an sprëtzt eng konesch Form. Soubal den Drëps an den Dréchentuerm erakënnt, erreecht en déi maximal Dréchnungsgeschwindegkeet an trëtt an d'Dréchnungsphase mat konstanter Geschwindegkeet an. D'Längt vun der Dréchnungsphase mat konstanter Geschwindegkeet hänkt vum Fiichtegkeetsgehalt vum Drëps, der Viskositéit vum Schlamm, der Temperatur an der Fiichtegkeet vun der dréchener Loft of. De Grenzpunkt C vun der Dréchnungsphase mat konstanter Geschwindegkeet bis zur Schnelldréchnungsphase gëtt als kritesche Punkt bezeechent. Zu dësem Zäitpunkt kann d'Uewerfläch vum Drëps net méi den gesättigte Zoustand duerch d'Migratioun vu Waasser behalen. Mat der Ofsenkung vun der Verdampfungsquote klëmmt d'Temperatur vun den Drëpsen, an d'Uewerfläch vun den Drëpsen um Punkt D ass gesättigte a bildt eng Schicht vun haarder Schuel. D'Verdampfung beweegt sech no bannen, an d'Dréchnungsquote hëlt weider of. Déi weider Eliminatioun vu Waasser hänkt vun der Fiichtegkeetspermeabilitéit vun der haarder Schuel of. Dofir ass et néideg, déi vernünfteg Betribsparameter ze kontrolléieren.
De Fiichtegkeetsgehalt vum dréchene Pulver gëtt haaptsächlech vun der Auslaaftemperatur vum Sprëtztrockner bestëmmt. De Fiichtegkeetsgehalt beaflosst d'Schummdicht an d'Flëssegkeet vum dréchene Pulver a bestëmmt d'Qualitéit vum gepressten Oberlag. PVA ass empfindlech op Fiichtegkeet. Ënner verschiddene Fiichtegkeetsgehaltsbedingungen kann déiselwecht Quantitéit u PVA zu enger ënnerschiddlecher Häert vun der Uewerflächeschicht vun den dréchene Pulverpartikelen féieren, wouduerch d'Bestimmung vum Drock schwankt an d'Produktiounsqualitéit während dem Pressprozess onstabil ass. Dofir soll d'Auslaaftemperatur streng kontrolléiert ginn, fir de Fiichtegkeetsgehalt vum dréchene Pulver ze garantéieren. Am Allgemengen soll d'Auslaaftemperatur op 110 ℃ kontrolléiert ginn, an d'Inlettemperatur soll deementspriechend ugepasst ginn. D'Inlettemperatur ass net méi wéi 400 ℃, am Allgemengen op ongeféier 380 ℃ kontrolléiert. Wann d'Inlettemperatur ze héich ass, iwwerhëtzt d'waarm Lofttemperatur uewen um Tuerm. Wann d'Niwweldrëpsen op hiren héchste Punkt klammen an op iwwerhëtzt Loft treffen, gëtt den Effekt vum Bindemittel fir de Keramikpulver mat Bindemittel reduzéiert, an d'Pressleistung vum dréchene Pulver gëtt beaflosst. Zweetens, wann d'Inlettemperatur ze héich ass, gëtt och d'Liewensdauer vum Heizelement beaflosst, an d'Heizhaut fällt of a kënnt mat waarmer Loft an den Dréchentuerm, wouduerch den dréchene Pulver verschmotzt gëtt. Ënner der Bedingung, datt d'Inlettemperatur an d'Outlettemperatur grondleeënd bestëmmt sinn, kann d'Outlettemperatur och duerch den Drock vun der Zufuhrpompel, den Drockënnerscheed vum Zyklonseparator, den Feststoffgehalt vum Schläim an aner Faktoren ugepasst ginn.
Drockënnerscheed vum Zyklonseparator. Den Drockënnerscheed vum Zyklonseparator ass grouss, wat d'Auslaaftemperatur erhéicht, d'Sammlung vu feine Partikelen erhéicht an d'Ausbezuelung vum Trockner reduzéiert.
3.1.3 Eegeschafte vu sprëtzgedréchentem Pulver
D'Flëssegkeet an d'Packungsdicht vum Aluminiumoxid-Keramikpulver, dat duerch d'Sprëtztrocknung hiergestallt gëtt, si generell besser wéi déi, déi duerch den übleche Prozess hiergestallt ginn. De Pulver vun der manueller Granulatioun kann net ouni Vibratioun duerch den Detektiounsapparat fléissen, an de Pulver vun der Sprëtzgranulatioun kann dat komplett maachen. Bezitt sech op den ASTM-Norm fir d'Testung vu Flëssegkeet a Schrumpfdicht vu Metallpulver, goufen d'Schrumpfdicht a Flëssegkeet vu Partikelen, déi duerch Sprëtztrocknung ënner verschiddene Waassergehaltsbedingungen kritt goufen, gemooss. Kuckt Tabelle 1.
Tabelle 1 Dicht a Flëssegkeet vu sprëtzgedréchentem Pulver
Tabelle 1 Pulverdicht a Flossrate
| Fiichtegkeetsgehalt (%) | 1.0 | 1.6 | 2.0 | 2.2 | 4.0 |
| Dicht vun der Dichtheet (g/cm²)3) | 1.15 | 1.14 | 1.16 | 1.18 | 1.15 |
| Liquiditéit (en) | 5.3 | 4.7 | 4.6 | 4.9 | 4.5 |
De Fiichtegkeetsgehalt vum sprëtzgedréchenten Pulver gëtt allgemeng op 1 - 3% kontrolléiert. Zu dësem Zäitpunkt ass d'Flëssegkeet vum Pulver gutt, wat d'Ufuerderunge vun der Pressformung erfëlle kann.
DG1 ass d'Dicht vum handgemaachte Granulatiounspulver, an DG2 ass d'Dicht vum Pulver fir Sprëtzgranulatioun.
De handgranuléierte Pulver gëtt duerch Kugelmillen, Trocknen, Siwen a Granuléierung hiergestallt.
Tabelle 2 Dicht vu gepresste Pulver, déi duerch manuell Granulatioun a Sprëtzgranulatioun geformt goufen
Tabelle 2 Dicht vum grénge Kierper
| Drock (MPA) | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| DG1 (g/cm²3) | 2,32 | 2,32 | 2,32 | 2,33 | 2,36 | 2.4 |
| DG2 (g/cm²3) | 2,36 | 2,46 | 2,53 | 2,56 | 2,59 | 2,59 |
D'Partikelgréisst an d'Morphologie vum Pulver goufen ënner engem Mikroskop observéiert. Et ass ze gesinn, datt d'Partikelen am Fong fest, kugelfërmeg sinn, mat enger kloerer Grenzfläch an enger glatter Uewerfläch. E puer Partikelen sinn apelfërmeg, birnfërmeg oder gebréckt, a maachen 3% vum Ganzen aus. D'Partikelgréisstverdeelung ass wéi follegt: déi maximal Partikelgréisst ass 200 μm (< 1%), déi minimal Partikelgréisst ass 20 μm (eenzel), déi meescht Partikelen sinn ongeféier 100 μm (50%), an déi meescht Partikelen sinn ongeféier 50 μm (20%). De Pulver, deen duerch Sprëtzdréchnung produzéiert gëtt, gëtt bei 1650 Grad gesintert an d'Dicht ass 3170g/cm3.
(1) 95 Aluminiumoxid-Schlamm mat 60% Feststoffgehalt kann duerch d'Benotzung vu PVA als Bindemittel an d'Zousätz vum passenden Koagulant a Schmierstoff kritt ginn.
(2) Eng vernünfteg Kontroll vun de Parameter vun der Sprühtrocknung kann en idealen dréchene Pulver kréien.
(3) Duerch d'Sprëtztrocknungsprozess kann 95 Aluminiumoxidpulver produzéiert ginn, dat fir d'Dréchepressung am Groussen a Ganzen gëeegent ass. Seng Dicht ass ongeféier 1,1 g/cm³3an d'Sinterdicht ass 3170 g/cm3.
