氧化鋁陶瓷是一種用途廣泛的陶瓷,它是以氧化鋁(Al203)剛玉為(wei) 主體(ti) 的陶瓷材料,具有較好的傳(chuan) 導性、機械強度和耐高溫性。高純型氧化鋁陶瓷Al203含量在99.9%以上,其燒結溫度高達16500℃—1990℃。普通型氧化鋁陶瓷係按Al203含量不同分為(wei) 99瓷、95 瓷、90瓷、85瓷等品種,有時Al203含量在80%或75% 者也劃為(wei) 普通氧化鋁陶瓷係列。其中,99氧化鋁瓷材料用於(yu) 製作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片等;95、92氧化鋁瓷主要用作陶瓷研磨體(ti) 等耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於(yu) 常摻入部分滑石,提高了電性能與(yu) 機械強度,有的用作電真空裝置器件。
將入廠的氧化鋁粉按照不同的產(chan) 品要求與(yu) 不同成型工藝製備成粉體(ti) 材料,粉體(ti) 粒度在lμm以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品,除氧化鋁純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時,粉料中需引入粘結劑與(yu) 可塑劑,一般為(wei) 重量比在10%-30% 的熱塑性塑膠或樹脂,有機粘結劑應與(yu) 氧化鋁粉體(ti) 在150℃-200℃溫度下均勻混合,以利於(yu) 成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體(ti) 原料則不需加入粘結劑。若采用半自動或全自動幹壓成型,對粉體(ti) 有特別的工藝要求,需要采用噴霧造粒法對粉體(ti) 進行處理,使其呈現圓球狀,以利於(yu) 提高粉體(ti) 流動性,便於(yu) 成型中自動充填模壁。此外,為(wei) 減少粉料與(yu) 模壁的摩擦,還需添加1%一2%的潤滑劑,如硬脂酸及粘結劑PVA。
欲幹壓成型時,需對粉體(ti) 噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為(wei) 粘結劑。上海某研究所開發了一種水溶性石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒後的粉體(ti) 必須具備流動性好、密度鬆散、流動角摩擦溫度小於(yu) 30℃、顆粒級配比理想等條件,以獲得較大素坯密度。氧化鋁陶瓷幹壓成型方法有單軸向或雙向,壓機有液壓式、機械式兩(liang) 種,可呈半自動或全自動成型方式。壓機最大壓力為(wei) 200MPa,產(chan) 量每分鍾可達15—50件。
幹壓過程中,粉體(ti) 顆粒均勻分布對模具充填非常重要,充填量準確與(yu) 否對製造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度控製影響很大。粉體(ti) 顆粒以大於(yu) 60 μm、介於(yu) 60- 200目之間,可獲最大自由流動效果,取得最好壓力成型效果。
將顆粒狀陶瓷坯體(ti) 致密化並形成固體(ti) 材料的技術方法叫燒結。燒結即將坯體(ti) 內(nei) 顆粒間空洞排除,將少量氣體(ti) 及雜質有機物排除,使顆粒之間相互生長結合,經過合理的熱工製度控製,形成以剛玉為(wei) 主的微晶陶瓷結構。
微晶氯化鋁陶瓷研磨體(ti) 具有如下特點,特別適合水泥球磨機應用技術的要求。
1.硬度大:經中科院上海矽酸鹽研究所測定,其洛氏硬度為(wei) HRA80 -90,硬度僅(jin) 次於(yu) 金剛石,遠遠超過耐磨鋼和不鏽鋼的耐磨性能。
2.耐磨性能極好:經中南大學粉末冶金研究所測定,其耐磨性相當於(yu) 錳鋼的266倍、高鉻鑄鐵的171.5倍。根據客戶跟蹤調查,在同等水泥粉磨工況下,可至少延長研磨體(ti) 使用壽命10倍以上。
3.重量輕:其密度為(wei) 3.6—3.8g/cm3,僅(jin) 為(wei) 鋼鐵的一半,可大大減輕設備負荷。
4.主要技術指標如下:
氧化鋁陶瓷含量≥92%
密度≥3.6g/cm3
洛氏硬度≥80HRA
抗壓強度≥850MPa
斷裂韌性KIC≥4.84.8Mpa·m1/2
抗彎強度≥290MPa
導熱係數20W/m·k
熱膨脹係數7.2×10-6m/m·k
5.發展趨勢:氧化鋁陶瓷作為(wei) 先進陶瓷中應用最廣的一種材料,伴隨著整個(ge) 行業(ye) 的發展呈現以下趨勢。
(1)技術裝備水平將快速提高:計算機技術和數字化控製技術的發展,促進了先進陶瓷材料工業(ye) 的技術進步和快速發展。如自動控製連續燒結窯爐、大功率大容量研磨設備、高性能製粉遣粒設備、等淨壓成型設備等先進的成套設備,有力地推動了行業(ye) 整體(ti) 水平的提高,同時,在生產(chan) 效率、產(chan) 品質量等方麵也都有明顯改善。
(2)產(chan) 品質量水平不斷提高:國內(nei) 徼晶氧化鋁陶瓷製一品從(cong) 無到有,產(chan) 業(ye) 規模從(cong) 小到大,產(chan) 品質量從(cong) 低到較高,經曆了一個(ge) 快速發展的曆程。
(3)產(chan) 業(ye) 規模將迅速擴大:微晶氧化鋁陶瓷製品作為(wei) 其他行業(ye) 或領域的基礎材料,受到其他行業(ye) 發展水平的影響和限製。從(cong) 氧化鋁陶瓷的應用情況看,其應用範圍越來越寬,用量越來越大,特別是在新型幹法生產(chan) 中的水泥粉磨係統和建築陶瓷方麵尤為(wei) 顯著。




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