Tecnologia di sinterizzazione a bassa temperatura della ceramica di allumina

Allo stato attuale, la tecnologia di sinterizzazione a bassa temperatura di varie ceramiche di allumina può essere riassunta in tre aspetti: lavorazione delle materie prime, design della formula e processo di sinterizzazione. Di seguito sono rispettivamente riepilogati.

1. Riducendo la dimensione delle particelle della polvere di allumina e aumentando l'attività della polvere, la temperatura di sinterizzazione del corpo di porcellana può essere ridotta.

La polvere ha un'energia libera superficiale maggiore.L'energia superficiale della polvere è la forza motrice interna della sinterizzazione.Pertanto, più fini sono le particelle di polvere di Al2O3, maggiore è il grado di attivazione, più facile è la polvere sinterizzata e minore è La temperatura di sinterizzazione è. Nella tecnologia di sinterizzazione a bassa temperatura della ceramica di allumina, è uno dei mezzi importanti per utilizzare la polvere di allumina ad alta attività come materia prima, quindi la tecnologia di preparazione della polvere diventa un collegamento di base nella tecnologia di sinterizzazione a bassa temperatura della ceramica.

Allo stato attuale, i metodi di preparazione della polvere di allumina facilmente sinterizzata attivata ultrafine sono divisi in due categorie, uno è il metodo meccanico, l'altro è il metodo chimico.

Metodo meccanico

La particella Al2O3 è raffinata dalla forza esterna meccanica. La tecnologia di frantumazione comunemente utilizzata include la molatura a sfere, la molatura a vibrazione, la molatura a sabbia, la molatura a flusso d'aria e così via. Sebbene sia efficace per aumentare la superficie specifica della polvere mediante frantumazione meccanica, di solito è in grado di ridurre solo la particella media dimensione della polvere fino a circa 1 mo un po 'più fine. Inoltre, ha un ampio intervallo di distribuzione granulometrica ed è facile da introdurre impurità.

Metodo chimico

Negli ultimi anni, la produzione di polvere Al2O3 ultrafine e di elevata purezza mediante il metodo chimico umido si è sviluppata rapidamente, tra cui il metodo sol-gel è più maturo.A causa dell'elevata stabilità del sol, una varietà di ioni metallici può essere uniforme e stabile distribuito nel colloide, mediante ulteriore disidratazione fino a formare un gel uniforme (corpo amorfo), e quindi dopo opportuno trattamento si può ottenere un'attività estremamente elevata di polvere ultrafine di ossido misto o soluzione solida uniforme.

2. Ridurre la temperatura di sinterizzazione del corpo di porcellana attraverso la progettazione e il drogaggio della formula del materiale di porcellana

La temperatura di sinterizzazione della ceramica di allumina è determinata principalmente dal contenuto di allumina nella sua composizione chimica. Maggiore è il contenuto di allumina, maggiore sarà la temperatura di sinterizzazione dei materiali in porcellana. Inoltre, è anche correlato al sistema di composizione dei materiali in porcellana, al rapporto di composizione e alle specie aggiunte, quindi, sulla premessa di garantire che il corpo ceramico possa soddisfare lo scopo e i requisiti tecnici del prodotto, possiamo scegliere un ragionevole sistema di materiale ceramico attraverso il design della formula e aggiungere additivi appropriati per aiutare la cottura, in modo da ridurre il più possibile la temperatura di sinterizzazione della ceramica di allumina.

Al momento, gli additivi aggiunti nella progettazione della formulazione possono essere suddivisi in due categorie in base al loro diverso meccanismo di promozione della sinterizzazione ceramica dell'allumina, vale a dire, gli additivi che formano una nuova fase o soluzione solida e gli additivi che formano la fase liquida.

Prima categoria: additivi che formano nuova fase o soluzione solida con allumina

Tali additivi sono ossidi vicini alle costanti reticolari dell'allumina, come TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2, ecc. Questo tipo di additivo favorisce la sinterizzazione della porcellana di allumina con una certa regolarità:

A. Gli additivi che possono formare una soluzione solida finita con allumina hanno un effetto di raffreddamento maggiore di quelli che formano una soluzione solida continua;

B. Gli additivi di ione di valenza variabile hanno un effetto maggiore degli additivi di valenza costante;

C. Gli additivi cationici con un prezzo elevato dell'elettricità hanno un maggiore effetto di raffreddamento.

Va notato che poiché questo tipo di additivo viene sinterizzato in assenza di fase liquida (sinterizzazione di ricristallizzazione), i pori nel cristallo sono difficili da riempire, la tenuta all'aria è scarsa e le proprietà elettriche diminuiscono maggiormente, cosa che dovrebbe essere presa in considerazione nella progettazione della formulazione.

Il secondo tipo: l'additivo che forma la fase liquida durante la cottura

I componenti chimici di questo tipo di additivo sono principalmente SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO, ecc. Possono formare sostanze eutettiche binarie, ternarie o multiple con altri componenti nel processo di cottura. La temperatura di sinterizzazione della ceramica di allumina è notevolmente ridotta a causa alla bassa temperatura di formazione della fase liquida. Quando compare una quantità considerevole (circa il 12%) della fase liquida, le particelle solide hanno una certa solubilità nella fase liquida e le particelle solide possono essere bagnate dalla fase liquida, favorendo Anche la sinterizzazione è più significativa: il meccanismo d'azione risiede nella forza bagnante e nella tensione superficiale della fase liquida sulla superficie della fase solida, che avvicinano le particelle solide e riempiono i pori.

Inoltre, a causa dell'elevata attività superficiale dei cristalli fini e difettosi nel processo di sinterizzazione, la solubilità in fase liquida è molto maggiore di quella dei cristalli grandi.In questo modo, nel processo di sinterizzazione, i cristalli piccoli e medi crescere continuamente, i pori diminuiscono e si verifica la ricristallizzazione.Per evitare un'eccessiva crescita del grano dovuta alla ricristallizzazione e influenzare le proprietà meccaniche della ceramica, è necessario selezionare alcuni additivi che non hanno alcun effetto o addirittura inibiscono la crescita del grano nella progettazione della formula, come come MgO, CuO e NiO.

3. Adottare un processo di sinterizzazione speciale per ridurre la temperatura di sinterizzazione del corpo in porcellana

Nel processo di sinterizzazione con stampaggio a caldo, quando il corpo verde viene riscaldato e pressurizzato allo stesso tempo, la sinterizzazione non viene completata solo dalla diffusione e dal trasferimento di massa. In questo momento, il flusso di plastica gioca un ruolo importante. La temperatura di sinterizzazione del corpo verde sarà molto più bassa della sinterizzazione atmosferica, quindi la sinterizzazione a caldo è una delle tecnologie importanti per ridurre la temperatura di sinterizzazione della ceramica Al2O3.

Al momento, ci sono due tipi di metodi di sinterizzazione con pressatura a caldo: sinterizzazione a pressione e sinterizzazione isostatica ad alta temperatura (HIP) .Il metodo HIP può rendere il corpo sottoposto a pressione isotropica e la microstruttura della ceramica è più uniforme del metodo di sinterizzazione a pressione.

Nel caso della porcellana di allumina, se la sinterizzazione ordinaria a pressione normale deve essere bruciata a una temperatura elevata superiore a 1800 ℃, la sinterizzazione a pressione calda a 20 MPa, a una temperatura bassa intorno a 1000 ℃ è stata densificata.La tecnologia di sinterizzazione con pressatura a caldo può non solo ridurre in modo significativo la temperatura di sinterizzazione delle ceramiche di allumina, ma inibisce anche la crescita del grano e si ottengono ceramiche di allumina dense con microcristallino ad alta resistenza, particolarmente adatte per la sinterizzazione di ceramiche di allumina trasparente e ceramiche di corindone.Inoltre, il processo di sinterizzazione dell'allumina è correlato alla velocità di diffusione di anioni e l'atmosfera di riduzione favorisce l'aumento della vacanza anionica, che può promuovere il processo di sinterizzazione.Pertanto, la sinterizzazione sotto vuoto e la sinterizzazione in atmosfera di idrogeno sono mezzi ausiliari efficaci per realizzare la sinterizzazione a bassa temperatura della ceramica di allumina.

Nel processo produttivo vero e proprio, al fine di ottenere i migliori benefici economici globali, le tecniche di bassa cottura sopra menzionate sono spesso utilizzate in collaborazione tra loro, tra le quali il metodo di aggiunta di additivi per la cottura ha le caratteristiche di basso costo, buon effetto e processo semplice e pratico rispetto ad altri metodi.È ampiamente utilizzato nella produzione di porcellana di alluminio, porcellana di allumina e porcellana di corindone.

Inoltre, dal punto di vista dei materiali, attraverso la tecnologia di modifica del doping, le proprietà meccaniche ed elettriche della ceramica di allumina possono essere notevolmente migliorate e il corpo ceramico con basso contenuto di allumina può sostituire il corpo ceramico con alto contenuto di allumina, che è anche un efficace mezzi tecnici comunemente utilizzati dalle imprese per ridurre la temperatura di sinterizzazione dei prodotti ceramici di allumina.