要自制备1mm的氧化铝陶瓷基片,可以采用哪三种成型工艺?分别有何优缺点?
1、要自制备1mm的氧化铝陶瓷基片可以采用轧膜法,热压铸法和有机料浆流延法。
2、轧膜法的优点是工艺简便,缺点是反复轧膜,常会引入少量杂质。热压铸法生产工序简单,效率高,缺点是影响使用寿命,易增加合金的含铁量。有机料浆流延法的优点是粘度低,溶剂挥发快,干燥时间短,缺点是对粉料颗粒的湿润性能较差、挥发慢。
汽车尾气对人体的危害极大,那么用于净化汽车尾气的多孔氧化铝陶瓷应该如何制备呢?大家请看我接下来详细地讲解。
一,多孔氧化铝陶瓷的优点
(1)机械强度高,在冲击压力下不易变形。
(2)具有良好的化学稳定性,耐酸碱性强,不易因其他物质的化学反应造成污染。适用于强酸、强碱及各种有机溶剂的过滤。
(3)孔隙度高,最高孔隙度可达90%以上,孔径分布均匀,粒径可控,过滤精度高。适用于各种介质的精密过滤。
(4)热稳定性好,耐高温。工作温度可达数千度,具有良好的快速加热和冷却性能,可在要求较高的高温环境下工作。
二,多孔陶瓷的制备方法
多孔陶瓷的成孔方法根据孔径大小可分为物理成孔和化学成孔两种方法。物理成孔法主要是利用沸石、硅藻土等多孔材料中的微孔制备多孔陶瓷材料。化学成孔法主要是在陶瓷坯料中加入成孔剂。一是可燃物质,主要是木炭粉和淀粉另一种是可以在高温下分解的化合物,如某些盐和氢氧化物。目前使用的成孔方法主要是化学方法,如通过添加可产生挥发气体和起泡化学物质形成孔隙的发泡方法,以及流行的溶胶-凝胶法。添加成孔剂的方法可以产生复杂的形状和各种孔隙结构,也是制备多孔陶瓷的常用方法。多孔陶瓷的制备方法很多,主要分为传统制备方法和新型制备方法。
三,发泡工艺制备多孔氧化铝陶瓷
发泡工艺是在陶瓷成分中加入无机或有机化学物质,如氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢铵等,在处理过程中形成挥发性气体,产生泡沫。多孔陶瓷的生产是[23]。发泡法制得孔隙率较高的多孔陶瓷,孔隙率可达60% ~ 90%,孔径一般在0.01 ~ 1 mm[24]之间。传统的发泡工艺是通过化学混合反应释放气体,产生气泡,从而引发材料的发泡。酸性介质可以使用活性金属如镁和铁来代替氢在碱性介质中,铝可以用来产生气体。在气泡产生和形成的过程中,有些气泡可能会消失,有些可能会合并和生长。气泡周围的浆液膜可以保持完整稳定,形成闭孔泡沫,也可以破裂形成开孔泡沫。因此,该工艺既可以获得闭孔材料,也可以获得开孔材料,特别适合制备闭孔材料。此外,还可以制备不同孔径和形状的多孔陶瓷。但缺点是对原料要求高,工艺条件难以控制。
氧化铝粉体制备
将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合,以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外,为减少粉料与模壁的摩擦,还需添加1~2%的润滑剂,如硬脂酸,及粘结剂PVA。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒,其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。
氧化铝陶瓷成型方法
氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
挤压法成形氧化铝瓷球是目前同类瓷球中档次较低,但也是产量较大的一种成形方法,一般用于成形中铝以下瓷球或者是粘土球。这种瓷球烧结温度低,生产设备简单,投资小,只需要有球磨机,压滤机,真空练泥机,较低温度的窑炉即可生产。
2.团粒法成形氧化铝瓷球
用团粒法成形氧化铝瓷球是借鉴成形汤圆的生产工艺,属于一种半干湿法成形方法,它是通过在“湿核”外部不断地粘上干粉而成形。此种成形方式决定了它的胚体密度低,而且胚体有分层,在研磨时容易出现剥落,抗冲击性能差。此成形设备较简单,只需一套团粒机即可。
3.液压硬模成形氧化铝瓷球
此成形方法对粉料要求较高,粉体一般需经喷雾造粒。根据不同规格和产量要求采用不同的设备,早期小批量生产甚至有用液压千斤顶来形成氧化铝瓷球的,随着行业的竞争激烈,此生产方式已逐步被淘汰。
4.干法等静压成形氧化铝瓷球
干法等静压成形氧化铝瓷球是目前较先进的成形方法,容易实现自动化生产,受人为因素影响小,胚体的形状及外观的一致性均优于湿袋法冷等静压成形。
现在氧化铝陶瓷的技术日渐的成熟。但有些指标还有待改善。这需要大家共同的研究。
同时,关于氧化铝陶瓷的一些性能参数,也希望大家明确的提出,让研究者和厂家可以根据用户的要求来研究设计,不至于没有目的。
关于氧化铝陶瓷,还有很多需要探讨的余地——
氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚:利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
配方组成
在95瓷中普遍采用CaO、MgO、SiO2以及过渡金属和稀土金属氧化物为添加剂。它能在较低温度下烧成,在呈微结构中一般会有10%(体积)的玻璃相和次晶相,在CaO-Al2O3_SiO2系相图中,最低共溶相温度为1495℃,当瓷料组成中SiO2/CaO比<2.16时,与刚玉共存的矿物是钙长石和六铝酸钙;而当SiO2/CaO>2.16时,则刚玉将与莫来石和钙长石共存。
MgO-Al2O3-SiO2系的优点是耐酸性好,结构中晶粒细小,但烧结温度要比CaO-Al2O3-SiO2偏高几度。引入物Y2O3、La2O3与之复合,可进一步降低烧成温度。
CaO-MgO-Al2O3-SiO2系兼具烧成温度低和晶粒小,组织结构较致密,抗酸碱腐蚀能力较强的特点。
95瓷还可添加BaO、BaO-Al2O-SiO2系具有瓷体表面光洁度好,耐酸碱腐蚀性好,体积电阻率高等优点。以Cr2O3、MnO2、TiO2等过渡金属氧化物作为添加剂,便生成着色95瓷,具有烧结温度低,机械强度高,耐磨性和金属封接性能好等特点。
75瓷中加入高岭土、膨润土、BaCO3、方解石、滑石、菱镁矿等作为添加物,它有两类,一类是以SiO2为主要添加物的瓷料,其主晶相除刚玉外,尚有一定量的莫来石相;另一类加入少量CaO,MgO,BaO等碱土金属氧化物,这类瓷料中的晶相仍以刚玉为多,莫来石热爱少。
性能优异的黑色氧化铝陶瓷是引入过渡元素Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、V等生成的。如在氧化铝瓷料中加入3%-4%上述部分过渡元素的混合物,即可烧制黑色氧化铝陶瓷。
配方实例
几种95瓷、75瓷的实用配方:
95瓷:
1# 煅烧Al2O393.5%、SiO21.28%、CaCO33.25%、1#苏州土1.29%
2# 煅烧Al2O394%、烧滑石3%、1#苏州土3%
3# 煅烧Al2O394%、烧滑石4%
75瓷:
1# 煅烧Al2O365%、1#苏州土24%、膨润土2%、BaCO34%、方解石3%、生滑石2%
2# 煅烧Al2O365%、1#苏州土25%、BaCO3 4%、方解石3%、生滑石3%
3# 煅烧Al2O350%、1#苏州土10%、膨润土7%、BaCO35%、方解石3%、生滑石5%
4# 煅烧Al2O370%、1#苏州土10%、膨润土7%、BaCO35%、方解石3%、生滑石5%
参考资料:http://www.jptc-china.com/old/al2o3.html