陶瓷如此脆弱的原因是什么?
陶瓷给人的印象总是十分脆弱的:一只瓷碗,掉在地上,就会“粉身碎骨”。
近年来,科学家们在对陶瓷进行悉心研究后发现,它之所以如此脆弱,主要依赖于两个原因:
第一,由于陶器的烧成温度比较低,通常为800℃~1000℃,因此气孔率比较高。在陶器碎片的断面上,不难看到许多小孔洞,且组成陶器的颗粒也比较粗大。陶瓷的烧成温度虽然要比陶器高得多(通常为1200℃~1400℃),组成的结构也要比陶器细密,用肉眼可能看不出有什么细微的缺陷,但是,如果你通过显微镜进行观察,在瓷器碎片的断面上,就可以看到有许许多多细微的伤痕、裂纹、气孔和夹杂物。要是你把瓷器碎片放在倍数更大的电子显微镜下,那么,你将会发现陶瓷在晶体结构方面的缺陷,例如空位、位错等。而所有这些细微的裂纹、气孔、夹杂物、晶体缺陷和表面伤痕,都可能成为陶瓷“碎骨”的发源地。
第二,由于陶瓷属于脆性材料,一旦出现裂纹,它不像金属那样具有塑性变形的能力。在热冲击的条件下,由于陶瓷的导热性较差,热膨胀系数大,热应力由此增加,因此,裂纹的扩展速度更会进一步加剧。在日常生活中,如果我们用沙锅炖(煮)食物,只能用文火慢慢加温,要是一开始就用猛火急烧,就会出现沙锅炸裂事故。即使是烧好后,也不能急于用冷水去冷却。
1.釉面划伤
老瓷器在长期的使用、陈设、把玩过程中,釉面出现划痕是难免的。现代仿古瓷为了表现瓷器的老旧,釉面通常人为做旧划伤,用放大镜观察不难发现,做旧的划伤痕迹是很有力度的划纹,或仿佛是用工具划出的一团团或一片片划纹。
2.磕伤
古瓷器口边、足边在使用过程中极易与其他物体发生碰撞,就会出现大小不等的缺磕痕迹,形成磕伤。
现代造假者为了使仿品更逼真,就故意在器物的口边和足边进行人为损伤,再经过修补打磨后造成所谓伤缺。新仿伤缺处经仔细观察有打磨后的痕迹,大多较光润,或有假修补的现象,与陈旧磕伤痕迹差别较大。
3.釉面裂纹
釉面裂纹又称“开片”,开片本为瓷器釉面的一种自然开裂现象。开裂的原因有两种:一是成型时坯泥沿一定方向延伸,影响了分子的排列二是坯、釉膨胀系数不同,焙烧后冷却时釉层收缩率大。
因此开裂原是瓷器烧制中的一个缺点,但人们掌握了开裂的规律而制出的开片釉,变成为瓷器的一种特殊装饰了。
宋哥窑双鱼耳炉
4.鸡爪纹
老瓷器的腹部或底部在不小心碰撞后,器体受撞击处容易出现鸡爪状的裂纹,因而有“鸡爪纹”一说。老鸡爪纹由于形成时间久远,裂纹内多渗入其它杂质而呈褐黄色纹路。
清康熙成化款青花山水直颈瓶 底部鸡爪闻
5.气泡
釉在高温熔融状态下某些化学成分会产生气体,大部分气体会散逸,未及散逸的气体被釉面包裹住,就在釉内形成了气泡,有的密集,有的稀疏,在器物边角处的气泡尤为密集。
用放大镜或显微镜观察老瓷器中的气泡,由于瓷器年代、种类不同,会发现釉中各种气泡非常透亮仿佛沉于纯净水中,有的却像是浮于云雾之中。孙瀛洲曾很形象地总结说,哥釉中的气泡如“聚沫攒珠”,汝釉中的气泡则“疏若晨星”,非常形象有趣。
1. 干燥开裂
它是指从干燥器出来的坯体出现裂纹,裂纹一般出现在砖坯的侧面。产生干燥开裂的主要原因有:
1) 粉料流动性差或填料不匀;
2) 粉料水分过高;
3) 干燥温度过高或干燥速度过快,即干燥制度不合理,各风门的开度匹配不合理。
4) 干燥敏感指数高的原料(如膨润土)用量过多。
——解决办法
1) 控制干燥敏感指数高的原料用量,稳定粉料水分,提高粉料流动性和填料均匀性。
2) 严格制定干燥制度,各风门的开度尤为重要。
2. 烧成导致的开裂
在窑炉烧成过程中有两种情况,一种是热炸,在预热带形成的开裂,另一种是冷炸,在急冷带形成的开裂。
预热带产生的裂纹(热炸)
其特征是裂纹由边缘向中心不规则发展,这种裂纹易误认为运输碰撞开裂。其裂纹一般比机械破裂的要小,并以边裂为主,多发生在外侧,它一般出现在预热带前段。产生该缺陷的主要原因是坯体入窑水分和窑头温度过高,窑头升温速度过急,或者是坯体游离石英和干燥敏感指数高的原料含量过高,值得注意的是,有时为了避免产生黑心而调节窑炉时,往往导致开裂。
预热带裂纹可通过降低坯体入窑水分,窑头温度以及预热带升温速度解决。一般要求入窑水分小于0.5%,窑头温度低于200℃。在窑炉操作中,可以调节排烟支阀的开度,调小第一、二组烧嘴来解决。有的地区昼夜温差变化大,气温骤降,也会产生裂纹,因为冷坯入窑,内部和表面温度达到一致,要一定时间,如果窑头温度过高,使坯体内部和表面温度相差过大,导致坯体表面的水排除太急,表面收缩过快,使坯体内部水分不易扩散渗出,由此产生较大的内应力,使坯体炸裂,所以要及时调整窑头抽力,或者在釉线加加热装置。
它的外形以片式居多,也有管形、圆形等形状
陶瓷电容一般都是圆形的蓝色本体
随着科技发展需求,陶瓷电容在电子市场的需求与日俱增
那陶瓷电容损坏原因有哪些呢?潮湿对电参数恶化的影响
空气中温度过高,会使陶瓷电容器的表面绝缘电阻下降,对于半密封结构电容器来说,水分会渗透到电容器的介质内部使电容器介质的绝缘电阻绝缘能力下降
因此,高温,高湿环境对陶瓷电容的损坏影响较大
二:银离子的迁移
无机介质电容器多半采用银电极,半密封电容器在高温条件下工作,渗入电容器内部的水分子产生电解
产生氧化反应,银离子与氢氧根离子结合产生氢氧化银
由于电极反应,银离子迁移不仅发生在无机介质表面,还扩散到无机介质内部,引起漏电流增大,严重时会使两个银电极之间完全短路,导致陶瓷电容损坏或击穿
有的陶瓷电容器,在运用测试操作时,电容器投入时的电流过大,无任何无电压保护措施,也无串联电抗器,使电容器过热,绝缘降低或损坏,如果操作频繁,也会影响陶瓷电容损坏,甚至爆炸
如果选购到质量不好的陶瓷电容,在长期工作电压下,内部残存的气泡产生局部放电现象
局部放电进一步导致绝缘损伤和老化
温度也会上长,会导致陶瓷电容损坏,击穿
1.
原料引起的开裂:当半成品或烧成排的开裂现象增加时,应
考虑黏土的可塑性(温度过低会降低可塑性)是否下降,原
料的风化期和泥浆的陈腐期是否过短。
2.
使用环境:注浆成型对生产环境要求较高,泥浆在
25~35
℃,
性能较好。温度太高或太低会出现不宜脱模开裂等缺陷。一
般放置一天后在搅拌均匀脱气后使用效果更好。
3.
泥浆的粒度:太小,则水分较高。容易造成脱模困难,干燥
收缩大。易开裂等现象。
4.
坯料制备引起的开裂:练泥不够均匀,真空度不够,原料粒
度不够。
5.
坯体在膜内存放时间过长,局部收缩大而拉裂。
6.
石膏模个部位干湿程度不同或局部温度过高,吸水量及吸水
速度不同,致使生坯干湿不一,收缩不匀,导致开裂。
7.
器形设计不合理,制品各部位厚度不一,厚薄交接处太突然
或有积浆存在,收缩不均,导致开裂,
8.
工作环境或泥浆温度太低。
9.
注浆时中断后在注,易形成含有空气的间曾,很容易从此处
开裂。
10.
泥浆质量不好,陈放时间不够。
11.
可塑性黏土用量不足或过量。
陶瓷过滤机是一种新型、高效的脱水设备,用户如发现陶瓷过滤板表面吸浆效果差甚至不吸浆,则应及时排查原因,避免影响生产效率。希望下面的分析回答对你有帮助:
一、陶瓷过滤机自身原因。
陶瓷过滤机是靠真空吸力作用在陶瓷过滤板上而达到成饼脱水干燥目的的,陶瓷过滤板需清洗而且有寿命的,用户如发现吸浆效果差甚至不吸浆就应该先考虑这三个方面:
陶瓷过滤板
陶瓷过滤板最有可能的两个因素,分别是破裂和堵孔:破裂会导致真空失真和清洗不佳;堵孔会导致滤板吸浆效果差甚至不吸浆,如怀疑陶瓷过滤板堵孔,可以适度加强清洗(如缩短清洗周期、延长清洗时间、增加硝酸用量等),如加强清洗后效果仍不见改善的,则应考虑其寿命将至应及时予以报废处理并更换新的陶瓷过滤板(更换新板时不应把新旧或不同厂家的板装在同一线路上、最好能整套更换)。
真空系统故障
陶瓷过滤机真空度一般在-0.085MPa左右,如发现真空异常,则不能提供正常真空吸力,也会出现吸浆效果差甚至不吸浆。
如发现真空异常,应坚持真空泵是否故障、真空连接管道是否漏水漏气、分配阀磨擦片密封性能如何、陶瓷过滤板出水口连接橡胶管是否老化或脱落、陶瓷过滤板有无破裂等。
清洗
陶瓷过滤机的清洗分两部分:反冲水清洗(也有用气体)和联合清洗,清洗目的就是将堵孔的颗粒排出陶瓷过滤板。
反冲水清洗直接目视水过滤器滤后水压即可,一般在0.08--0.12MPa之间,如低于0.05MPa,则冲洗效果差甚至没有冲洗效果,从而造成堵塞累加最终导致陶瓷过滤板堵孔报废。及时更换滤芯并保障滤前水压就能提供稳定的反冲洗水压。
联合清洗是用超声波振动、硝酸溶解等方法最大限度清除掉反冲洗冲不掉的堵塞物,一般陶瓷过滤每连续工作8小时应停机清洗1小时,如使用旧板或吸浆效果差,可适度加强清洗(如缩短清洗周期、延长清洗时间、增加硝酸用量等)。
其它原因
如1,2,3都正常,但是滤液没能正常排出,主轴转速过快甚至是陶瓷过滤机本身制造缺陷,用户自行改造设备等因,都有可能导致设备运行异常。
我们专注陶瓷过滤板多年,欢迎更多交流。
二、外部原因。
给矿条件发生变化:如矿浆粒度变细、含泥量增高、浓度变稀等,甚至是不当操作等都有可能导致。用户发现故障自己又不能解决应及时联系厂家寻求帮助。
2陶瓷干燥过程机理
2.1坯体中的水分
陶瓷坯体的含水率一般在5%-25%之间,坯体与水分的结合形式,物料在干燥过程中的变化以及影响干燥速率的因素是分析和改进干燥器的理论依据。当坯体与一定温度及湿度的静止空气相接触,势必释放出或吸收水分,使坯体含水率达到某一平衡数值。只要空气的状态不变,坯体中所达到的含水率就不再因接触时间增加而发生变化,此值就是坯体在该空气状态下的平衡水分。而到达平衡水分的湿坯体失去的水分为自由水分。也就是说,坯体水分是平衡水分和自由水分组成,在一定的空气状态下,干燥的极限就是使坯体达到平衡水分。
坯体内含有的水分可以分为物理水与化学水,干燥过程只涉及物理水,物理水又分为结合水与非结合水。非结合水存在于坯体的大毛细管内,与坯体结合松弛。坯体中非结合水的蒸发就像自由液面上水的蒸发一样,坯体表面水蒸汽的分压力,等于其表面温度下的饱和水蒸汽分压力。坯体中非结合水排出时。物料的颗粒彼此靠拢,因此发生体积收缩,故非结合水又称为收缩水。结合水是存在于坯体微毛细管(直径小于o.1μm)内及胶体颗粒表面的水,与坯体结合比较牢固(属物理化学作用),因此当结合水排出时,坯体表面水蒸汽的分压将小于坯体表面温度下的饱和水蒸汽分压力。在干燥过程中当坯体表面水蒸汽分压力等于周围干燥介质的水蒸汽分压力时,干燥过程即停止,水分不能继续排出,此时坯体中所含的水分即为平衡水,平衡水是结合水的一部分,它的多少取决于干燥介质的温度和相对湿度。在排出结合水时,坯体体积不发生收缩,比较安全。
2.2坯体的干燥过程
以对流干燥过程为例,坯体的干燥过程可以分为:传热过程、外扩散过程、内扩散过程三个同时进行又相互联系的过程。
传热过程,干燥介质的热量以对流方式传给坯体表面,又以传导方式从表面传向坯体内部的过程。坯体表面的水分得到热量而汽化,由液态变为气态。
外扩散过程:坯体表面产生的水蒸汽,通过层流底层,在浓度差的作用下,以扩散方式,由坯体表面向干燥介质中移动。
内扩散过程:由于湿坯体表面水分蒸发。使其内部产生湿度梯度,促使水分由浓度高的内层向浓度较低的外层扩散,称湿传导或湿扩散。
在干燥条件稳定的情况下,坯体表面温度、水分含量、干燥速率与时间有一定的关系,根据它们之间关系的变化特征,可以将干燥过程分为:加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段三个过程。
加热阶段,由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量,因此受热表面温度逐渐升高,直至等于干燥介质的湿球温度,此时表面获得热与蒸发消耗热达到动态平衡,温度不变。此阶段坯体水分减少,干燥速率增加。
等速干燥阶段,本阶段仍继续进行非结合水排出。由于坯体含水分较高,表面蒸发了多少水量,内部就能补充多少水量,即坯体内部水分移动速度(内扩散速度)等于表面水分蒸发速度,亦等于外扩散速度,所以表面维持潮湿状态。另外,介质传给坯体表面的热量等干水分汽化所需的热量,所以坯体表面温度不变,等于介质的湿球温度。坯体表面的水蒸汽分压等子表面温度下饱和水蒸汽分压,干燥速率稳定,故称等速干燥阶段。本阶段是排出非结合水,故坯体会产生体积收缩,收缩量与水分降低量成直线关系,若操作不当,干燥过快,坯体极容易变形,开裂,造成干燥废品。等速干燥阶段结束时,物料水分降低到临界值。此时尽管物料内部仍是非结合水,但在表面一层内开始出现结合水。
降速干燥阶段,这一阶段中,坯体含水量减少,内扩散速度赶不上表面水分蒸发速度和外扩散速度,表面不再维持潮湿,干燥速率逐渐降低。由于表面水分蒸发所需热量减少,物料温度开始逐渐升高。物料表面水蒸汽分压小于表面温度下饱和水蒸汽分压。此阶段是排出结合水,坯体不产生体积收缩,不会产生干燥废品。当物料排水分下降等于平衡水分时,干燥速率变为零,干燥过程终止,即使延长干燥时间,物料水分也不再发生变化。此时物料表面温度等于介质的干球温度,表面水蒸汽分压等于介质的水蒸汽分压。降速干燥阶段的干燥速度,取决于内扩散速率,故又称内扩散控制阶段,此时物料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。
2.3影响干燥速率的因素
影响干燥速率的因素有,传热速率、外扩散速率、内扩散速率。
(一)加快传热速率
为加快传热速率,应做到:①提高干燥介质温度,如提高干燥窑中的热气体温度,增加热风炉等,但不能使坯体表面温度升高太快,避免开裂,②增加传热面积:如改单面干燥为双面干燥,分层码坯或减少码坯层数,增加于与热气体接触面,③提高对流传热系数。
(二)提高外扩散速率当干燥处于等速干燥阶段时,外扩散阻力成为左右整个干燥速率的主要矛盾,因此降低外扩散阻力,提高外扩散速率,对缩短整个干燥周期影响最大。外扩散阻力主要发生在边界层里,因此应做到:①增大介质流速,减薄边界层厚度等,提高对流传热系数。也可提高对流传质系数,利于提高干燥速度,②降低介质的水蒸汽浓度,增加传质面积,亦可提高干燥速度。
(三)提高水分的内扩散速率
水分的内扩散速率是由湿扩散和热扩散共同作用的。湿扩散是物料中由于湿度梯度引起的水分移动,热扩散是物理中存在温度梯度而引起的水分移动。要提高内扩散速率应做到:①使热扩散与湿扩散方向一致,即设法使物料中心温度高于表面温度,如远红外加热、微波加热方式,②当热扩散与湿扩散方向一致时,强化传热,提高物料中的温度梯度,当两者相反时,加强温度梯度虽然扩大了热扩散的阻力,但可以增强传热,物料温度提高,湿扩散得以增加,故能加快干燥,③减薄坯体厚度,变单面干燥为双面干燥,④降低介质的总压力,有利子提高湿扩散系数,从而提高湿扩散速率,⑤其他坯体性质和形状等方面的因素。
3干燥技术分类
按干燥制度是否进行控制可分为,自然干燥和人工干燥,由于人工干燥是人为控制干燥过程,所以又称为强制干燥。
按干燥方法不同进行分类,可分为:
①对流干燥,其特点是利用气体作为干燥介质,以一定的速度吹拂坯体表面,使坯体得以干燥。
②辐射干燥,其特点是利用红外线、微波等电磁波的辐射能,照射被干燥的坯体使其得以干燥。
③真空干燥,这是一种在真空(负压)下干燥坯体的方法。坯体不需要升温,但需利用抽气设备产生一定的负压,因此系统需要密闭,难以连续生产。
④联合干燥,其特点是综合利用两种以上干燥方法发挥它们各自的特长,优势互补,往往可以得到更理想的干燥效果。
还有一些干燥方法,按干燥制度是否连续分为间歇式干燥器和连续式干燥器。连续式干燥器又可按干燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流:按干燥器的外形不同分为室式干燥器、隧道式干燥器等。
4 各瓷种所用干燥器特点
4.1 建筑卫生陶瓷干燥器
1恒温恒湿大空间干燥卫生洁具的坯体在微压之后水分为18%左右,此时强度低,不宜搬动,一般采取就地干燥的方法。一般厂家采用锅炉蒸汽加热的方法系统,它的特点是燃料成本低,可以形成一定的干燥气氛。同时缺点很多,如无横向空气流动;排湿功能差,干燥时间长;无通风系统,工人工作条件差。因此比较先进的“恒温恒湿系统”被采用。这种系统不需要改变原来的生产流程、生产工艺,还可以加速干燥速度,它的另一大特点是具有强制通风功能。这一系统也存在一系列的问题,如能源消耗大;参数滞后;干燥不同步等。尤其是近年来石膏模有变大趋势,那么坯体的干燥时间和要求就不一样,为了保证每一班的生产安排。石膏模的干燥成为生产安排的主要矛盾。在解决这一问题上采用密封式干燥系统,即石膏摸出坯后整个成型线密封,在这个小的空间内使用小型的恒温恒湿系统。
2热风快速干燥
快速干燥就是干燥气氛按坯体的不同及坯体干燥程度而变化,时刻保持最佳干燥气氛,提高干燥速度。温湿度自动调节快速干燥室具有以下几个特点,①空间小,参数调整时响应快,精确度高;②可以根据坯体的情况,设定不同的干燥曲线;③工控机控制,自动化程度高,减少人为失误的因素,坯体干燥合格率高。这一系统由房体结构、热风炉、布风系统、搅拌系统、控制系统、湿度系统等六部分组成。
3蒸汽快速干燥
这里讨论的是蒸汽直接干燥,就是坯体出模后,沿轨道进入末端封闭的干燥室中,关闭干燥室后将蒸汽沿顶部的管道直接进入密封干燥室中,蒸汽在密室中膨胀降压,湿蒸汽由密室底部的管道排出回收。它的最大的优点是干燥快,正品率高。
4工频电干燥
就是将工频电(50Hz)通过坯体,由于坯体的电阻作用使得整个坯体均匀升温干燥,使达到了既升温又无温度梯度的目的。工频电干燥的缺点是干燥前的准备工作很麻烦,而且它只适合单件产品干燥。
4.2墙地砖干燥
墙地砖的坯体从压机出来后一般都是由窑炉的余热来进行干燥,但随着产品的规格尺寸越来越大,最大达1.2×2mm,甚至更大,厚度越来越厚,从8mm增大到60mm,靠窑炉的余热已经不能满足干燥的要求。而且随着产品的高档化、色彩多样化,对窑内的气氛的控制要求越来越精确和严格,用余热来干燥坯体时,干燥段的调整会引起窑内气氛的变化,甚至增加窑炉烧成燃料的消耗,有的增加1-2吨燃料。于是便出现了立式干燥器、干燥窑、多层干燥窑等。
1立式干燥窑
它是应用比较广泛的干燥设备,它占地面积小,干操小规格的墙地砖,具有较好的效果。
2干燥窑
干燥窑是直接加在烧成窑之前,外观上是窑炉的一部分(称为预热带)或是在窑的旁边独立建造一条长宽相当的干燥窑。坯体从压机出来或施釉后出来直接进入干燥窑干燥,干燥完坯体直接进入预热带或经传动进入烧成密进行烧成。它由热风炉、布风系统、窑体结构三个部分组成,干燥窑热利用率好的一般只采用烧成窑的热风基本上能满足干燥要求,有的差一点或要求干燥水分低一点的,除了用烧成密的热风外,还需要另外烧热风炉,每天消耗燃料2~3吨。
3多层干燥窑
随着技术的进步,坯体中含水率越来越低,干燥过程需将含水率从8%降低到1%,使用一般干燥窑不能达到这个目标。多层干燥窑就能解决这个问题。它是由窑头排队器,窑尾收集器及若干干燥单元组成,每个单元都是独立的,它们的温度、湿度调节,通风量调节,单独由热风炉。它的优点是:足够的干燥时间;外表面积小,散热损失小;出风口贴近砖面。干燥强度高;调节温度时通风量不会受到影响,因此热风吹过砖坯表面的速度及范围都不会因温度的调整而变动,但是多层干燥窑的调控相对比较困难,特别是窑宽增加,无法保证窑内温度的均匀,引起干燥效果不一。
4.3日用陶瓷干燥
日用陶瓷干燥与卫生陶瓷或墙地砖坯体的干燥不同,其具有的特点是:①坯体的种类繁多、数量大、尺寸小、形状复杂。变形和开裂是最常见的两种缺陷:②生产工艺过程中常常要拌入脱模、翻坯、修坯、接把、上釉等工序而成为流水作业完成。因此日用瓷的干燥主要使用链式干燥器。根据链条的布置方式可分为:水平多层布置干燥器、水平单层布置干燥器、垂直(立式)布置干燥器。
5远红外干燥技术
红外辐射干燥技术越来越受到各行各业人们的重视,在食品干燥、烟草、木材、中草药、纸板、汽车、自行车、金属体烤漆等方面发挥很大作用。此外,远红外干燥也被应用于陶瓷干燥中。大部分物体吸收红外线的波长范围都在远红外区,水和陶瓷坯体在远红外区也有强的吸收峰,能够强烈地吸收远红外线,产主激烈的共振现象,使坯体迅速变热而使之干燥。且远红外对被照物体的穿透深度比近、中红外深。因此采用远红外干燥陶瓷更合理。远红外干燥比一般的热风、电热等加热方法具有高效快干、节约能源、节省时间、使用方便、干燥均匀、占地面积小等优点,从而达到了高产、优质、低消耗的优良效果。
据陶瓷厂生产实践证明,采用远红外干燥比近红外线干燥时间可缩短一半,是热风干燥的1/10,成坯率达90%以上,比近红外干燥节电20~60%[1]。郑州瓷厂对10寸平盘进行远红外干燥技术实施,结果证明,生产周期提高一倍,通常干燥时间为2.5~3小时,缩短为1小时,成本低、投资小、见效快、卫生条件好、占地面积小。远红外材料的研究近年来很活跃,而且取得了很大进展,在各行各业也有很多成功应用的例子,为什么在建筑卫生陶瓷的干燥线上却少有人问津呢?
6微波干燥技术
微波是指介于高频与远红外线之间的电磁波,波长为O.001—1m,频率为300-300000MHz。微波干燥是用微波照射湿坯体,电磁场方向和大小随时间作周期性变化使坯体内极性水分子随着交变的高频电场变化,使分子产生剧烈的转动,发生摩擦转化为热能,达到坯体整体均匀升温、干燥的目的[2、3、4]。微波的穿透能力比远红外线大得多,而且频率越小,微波的半功率深度越大。微波干燥的特点:
(1)均匀快速,这是微波干燥的主要特点。由于微波具有较大的穿透能力,加热时可使介质内部直接产生热量。不管坯体的形状如何复杂,加热也是均匀快速的,这使得坯体脱水快,脱模均匀,变形小,不易产生裂纹。
(2)具有选择性,微波加热与物质的本身性质有关、在一定频率的微波场中,水由于其介质损耗比其它物料大,故水分比其它干物料的吸热量大得多;同时由于微波加热是表里同时进行,内部水份可以很快地被加热并直接蒸发出来,这样陶瓷坯体可以在很短的时间内经加热而脱模。
(3)热效率高、反应灵敏,由于热量直接来自于干燥物料内部,热量在周围介质中的损耗极少,加上微波加热腔本身不吸热,不吸收微波,全部发射作用于坯体,热效率高。
微波加热设备主要由直流电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几个部分组成微波加热器按照加热物和微波场作用的形式可分为驻波场谐振加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。
6.1微波干燥在日用陶瓷中应用
湖南国光瓷业集团股份有限公司,根据日用陶瓷的工艺特点,设计了一条日用陶瓷快速脱水干燥线用于生产中,实践证明,与传统链式干燥线相比,成坯率提高10%以上,脱石膏模时间从35~45分钟缩短到5~8分钟,使用模具数量由400~500件下降致100~120件,微波干燥线所占地面积小,生产无污染.其效率式链式干燥的6.5倍,除了可大量节约石膏模具外,与二次快速干燥线配合使用,对于10.5寸平盘总干燥成本可下降350元/万件[5]。
6.2微波干燥在电瓷中的应用
辽宁抚顺石油化工公司,李春原对电瓷干燥工艺采用微波加热干燥技术、重量鉴读控制技术、红外测温鉴读控制技术,对复杂形状的电瓷进行干燥,与常规蒸汽干燥方法相比较,可提高生产率24~30倍,提高成品率15%~35%,相同产量占地面积仅是现有工艺的二十分之一左右,可大幅度地提高经济效益。这对建筑卫生陶瓷、墙地砖等一些异型产品的干燥可提供借鉴。
6.3多孔陶瓷的干燥多孔陶瓷由于具有机械强度高、易于再生、化学稳定性好、耐热性好、孔道分布均匀等优点,具有广阔的应用前景,并被广泛应用于化工。环保、能源、冶金、电子、石油、冶炼、纺织、制药、食品机械、水泥等领域。作为吸声材料敏感元件和人工骨、齿根等材料也越来越受到人们的重视。由于多孔材料成型时含水分较多,孔隙多,且坯体内孔壁特别薄,用传统的方法因加热不均匀,极难干燥,加之这些多孔材料导热系数差,其干燥过程要求特别严格,特别是用于环保汽车等方面的蜂窝陶瓷,干燥过程控制不好,易变形,影响孔隙率及比表面积。微波干燥技术已成功地应用于多孔陶瓷的干燥,其能很容易地把坯体的水分从18%~25%降低到3%一下,降水率达到0.7~1.5kg,大大缩短干燥时间、提高成品率。我们亦把微波干燥应用于劈开砖的温坯干燥,效果亦非常明显。
7展望
微波加热虽然有许多优点,但其固定投资和纯生产费用较其它加热方法为高,特别是耗电较多,使生产成本增加;微波在大能量长时间的照射下,对人体健康带来不利影响,微波加热是有选择性的。因此单独采用微波干燥或对流干燥都有它们的优劣之处。如果综合两者将会使两种方法的优点得到充分的发挥。即在快速干燥室内,增加微波发生器。在坯体的升温阶段,微波发生器以最大功率运行,在很短的时间内使坯体温度升高。然后逐渐减少微波功率,而热风干燥以最大强度运行,这样总的加热时间将减少50%,总能耗并没有增加,而且坯体合格率高。而且,我们应该尽可能使微波炉结构设什合理,防辐射措施得当,可使微波辐射减至最小,对人体完全没有影响[6]。所以为了更好地发挥微波技术的优点,除了采用混和加热或混合干燥技术外,加强完善陶瓷材料与微波之间的作用机理的研究,加强陶瓷材料的介电性能、介质消耗与微波频率及温度关系的基础数据试验,及完善微波干燥的工艺及设备,使这一技术委陶瓷行业服务。
桔釉是指制品釉面不平、呈桔皮状。一般发生于盘、碟类或瓷板砖类制品。