Який процес виробництва глиноземної зносостійкої кераміки?
1. Приготування порошку
Порошок оксиду алюмінію на заводі готується до порошкових матеріалів відповідно до різних вимог до продукту та різних процесів формування. Розмір частинок порошку становить менше 1 мкм мікрон, якщо виробництво високочистих керамічних виробів із глинозему на додаток до чистоти глинозему в 99,99%, але також потребує ультратонкого помелу та робить його розподіл розміру частинок однорідним. Коли зносостійка пластина екструдується або формується під тиском, сполучна речовина та пластифікатор повинні бути введені в порошок, як правило, термопластичну або смолу з масовим співвідношенням 10-30%, а органічну сполучну речовину слід рівномірно змішати з порошок оксиду алюмінію при 150-200 ступені для полегшення операції формування.
Порошковий матеріал, утворений процесом гарячого пресування, не потребує додавання сполучного. Якщо використовується напівавтоматичне або автоматичне сухе пресування, порошок має особливі вимоги до процесу, і необхідно використовувати метод гранулювання розпиленням, щоб обробити порошок і зробити його сферичним, щоб покращити плинність порошку та полегшити автоматичне заповнення стінки форми в форму. Крім того, щоб зменшити тертя між порошком і стінкою форми, необхідно додати від 1 до 2% мастила, наприклад стеаринової кислоти і сполучного ПВА. Для сухого пресування необхідна порошкова розпилювальна грануляція, в яку в якості сполучного вводиться полівініловий спирт.
2. Метод формування
Методи формування керамічних виробів із оксиду алюмінію включають сухе пресування, цементацію, екструзію, холодне ізостатичне пресування, ін’єкцію, лиття, гаряче пресування та гаряче ізостатичне пресування. В останні роки вдома та за кордоном розроблено технологію формування з фільтром, лиття під тиском з прямим затвердінням, лиття під тиском гелю, відцентрове лиття під тиском і технологію вільного формування. Вироби різних форм, розмірів, складних форм і прецизійних виробів вимагають різних методів формування. Вступ до його загального формування:
◆ Метод формування цементуванням: формування цементуванням є найпершим методом формування кераміки з оксиду алюмінію. Завдяки використанню гіпсової форми вартість невелика, а також легко формувати деталі великого розміру та складної форми. Ключовим моментом цементаційного формування є приготування суспензії глинозему. Зазвичай вода використовується як середовище потоку, а потім додається дегуммуючий агент і сполучна речовина, після повного подрібнення газ відводиться, а потім гіпсова форма заливається назад. Завдяки поглинанню води капілярами гіпсової форми суспензія застигає у формі. Коли зносостійка плита є порожнистою заливкою, надлишок суспензії слід вилити, коли суспензія, адсорбована на стінці форми, досягне необхідної товщини. Для того, щоб зменшити усадку тіла, слід використовувати суспензію високої концентрації, наскільки це можливо.
◆ Сухе пресування: технологія сухого пресування глиноземної кераміки обмежується простою формою та товщиною внутрішньої стінки понад 1 мм, співвідношення довжини та діаметра об’єктів не перевищує 4:1. Способи формування одноосні або двонаправлені. Прес має два види гідравлічного типу та механічного типу, який може бути напівавтоматичним або автоматичним методом формування. Максимальний тиск преса 200 МПа. Вихід може досягати 15 ~ 50 штук на хвилину. Через рівномірний тиск гідравлічного преса висота пресувальних частин різна при різному наповненні порошком. Розмір тиску, який застосовує механічний прес, змінюється залежно від кількості порошкового наповнення, що легко може призвести до різниці в усадці розміру після спікання та вплинути на якість виробу.
Тому рівномірний розподіл частинок порошку в процесі сухого пресування дуже важливий для заповнення форми. Від того, чи є кількість наповнювача точною чи ні, великий вплив на контроль точності розмірів виготовлених керамічних деталей з оксиду алюмінію. Частинки порошку з розміром більше 60 мкм, від 60 до 200 меш можуть отримати максимальний ефект вільного потоку, щоб досягти найкращого ефекту формування під тиском.
Органічні добавки також повинні бути додані до суспензії кераміки оксиду алюмінію, щоб утворити подвійний електричний шар на поверхні частинок суспензії, щоб суспензія була стабільно суспендованою без осідання. Крім того, додають сполучні речовини, такі як вініловий спирт, метилцелюлоза, альгінат-амін, і диспергатори, такі як поліакриламід і гуміарабік, щоб зробити суспензію придатною для операції цементування.
3. Технологія випалювання
Технічний спосіб ущільнення зернистого керамічного тіла і формування твердого матеріалу називається спіканням. Метод спікання полягає у видаленні порожнечі між частинками в тілі заготовки, видаленні невеликої кількості газу та домішок органічної речовини, а також змусити частинки рости та з’єднуватися одна з одною для утворення нових речовин.
Нагрівальним пристроєм, що використовується для випалу, є найпоширеніша електрична піч. На додаток до спікання при атмосферному тиску, тобто спікання без тиску, існують спікання гарячим тиском і гаряче спікання ізостатичного тиску. Хоча безперервне гаряче пресування спікання збільшує продуктивність, витрати на обладнання та форму занадто високі, а довжина виробу обмежена через осьовий нагрів. Спікання гарячим ізостатичним пресуванням використовує газ високої температури та високого тиску як середовище для передачі тиску, має перевагу рівномірного нагрівання в усіх напрямках і підходить для спікання виробів складної форми. Завдяки однорідній структурі властивості матеріалу на 30 ~ 50% вищі, ніж у холодного пресування. Це на 10 ~ 15% вище, ніж загальне гаряче пресування.
Тому в даний час деякі керамічні вироби з оксиду алюмінію з високою доданою вартістю або спеціальні деталі, необхідні для національної оборони, такі як керамічні підшипники, дзеркала, ядерне паливо, стволи та інші продукти, використовують метод гарячого ізостатичного пресування.
Крім того, існують метод мікрохвильового спікання, метод дугового плазмового спікання, технологія саморозповсюджуваного спікання.
4, процеси обробки та пакування
Деякі матеріали потребують обробки після спікання. Продукти, які можна використовувати як штучні кістки, вимагають високої якості поверхні, наприклад, дзеркала, щоб збільшити змащувальну здатність. Через високу твердість глиноземистих керамічних матеріалів зносостійкі плити необхідно обробити більш твердими шліфувальними та полірувальними матеріалами. Такі як SiC, B4C або алмаз.
Зазвичай використовується від грубого до тонкого абразивного шліфування поетапно, остаточне полірування поверхні. Зазвичай для шліфування та полірування можна використовувати порошок Al2O3 розміром менше 1 мкм або алмазну пасту. Крім того, можна використовувати методи лазерної обробки та ультразвукової обробки, шліфування та полірування. Деякі керамічні деталі з оксиду алюмінію потрібно упаковувати іншими матеріалами.
