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    耐磨氧化鋁瓷球的生產和應用
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    耐磨氧化鋁瓷球的生產和應用

    2019-08-09      閱讀:
    球磨機廣泛應用于冶金、礦產、電力、建材、化工等領域.是 為普遍使用的粉碎設備。研磨介質是球磨機內滾動的球或圓柱物體,普通球磨機的研磨介質主要是金屬球、圓柱,而在陶瓷生產業中.使用的主要是陶瓷研磨介質 -其次是的燧石和鵝卵石 目前我國上市的陶瓷研磨介質主要包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氯化硅等系列品種氧化鋁瓷球是一種重要的工程陶瓷,屬產品 由于臺適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價格低的特點.以及金屬球金屬雜質引人的問題,因此氧化鋁瓷球被廣泛應用于白色水泥、礦物、陶瓷、電子材料、磁陡材料、以及涂料、油漆等行業的原材料的粉磨和加工,是一種的研磨介質  在建筑啕瓷行業中,氧化鋁瓷球的磨損效率比的燧石和鵝卵石提高 2O ~40 2s]。隨著球石資源的減少,普通瓷球磨損率高的特點,氧化鋁瓷球將被越來越多的陶瓷廠家所使用。

    影響耐磨性的因素
     
    氧化錨陶瓷的磨損機理分為脆性斷裂磨損和塑性形變磨損,前者的磨損特點為沿晶斷裂的晶粒脫落,后者的磨損特點為穿品斷裂的微觀切削,前者的磨損率比后者太得多,人們希望陶瓷的磨損為塑性形變磨損陶瓷的內部因素對陶瓷塑性形變磨損機理具有重要的影響。氧化鋁瓷球是一種摩擦磨損構件,其磨損率受內部因素和外部因素的影響,其中內部因素影響較大。
     
    氧化鋁陶瓷的耐磨勝與自身的材料的力學性能、顯微結構的協同作用有著密切的關系.即與其內部因素l彈勝模量 I=、餒度 H、斷裂韌 J生 K 、晶粒尺寸 晶界和孔隙率 )有關,近年來人們對此進行了大量的研究 。陶瓷的韌性和晶粒尺寸是目前研究多,與耐磨性關系為密切的內部因素.韌性對 陶瓷的摩擦磨損影響大 由于晶粒越小,海瓷的耐磨性越好,所以耐磨陶瓷正朝微晶化方向發展。但納米氧化鋁陶瓷造價很高,難以在工程應用領域推廣使用,所 氧化鋁陶瓷耐磨材料的研究重點在幾個 ,um的晶粒尺寸范圍內有所突破和發展。
     
     
    2 耐磨性的提高
     
    3.I Q Al:() 原料
     
    0.1.1 顆粒的形貌
     
    陶瓷是由壓制坯體經高溫燒制而成的 坯體由顆粒壓制而成,所以陶瓷的燒結不是顆粒之間的燒結行為.更重要的是坯體的燒結行為。燒結是陶瓷燒成的重要環節。影響坯體燒結的因素相當多,其內在因素是粉末的特性。粉末特性是影響燒結的重要因素之一。表面能是顆粒燒結驅動力之一,形貌對顆粒的表面能影響很大,所以顆粒形貌對陶瓷燒結的影響是相當大的 。
     
    表面粗糙的顆粒,比表面積或表面能相對大,所以其燒結驅動力大,易燒結,燒結密度大,孔洞小而少。表面光滑的粒狀顆粒.此顆粒比表面積或表面能比較小,因此其燒結驅動力較小,不易燒結,陶瓷的燒結密度比較低.空洞大 而多。板狀顆粒與粒狀顆粒相比,比表面積大,燒結驅動力大,易燒結,陶瓷的燒結密度較大。由小硬團聚體和無團聚體組成的坯體相比,氣孔率大.生坯密度小,陶瓷的密度也小,陶瓷的燒結密度較低。
     
    3 1.2 顆粒的大小
     
    當晶粒比較細小時,磨損機理主要是發生塑性變形和部分穿晶斷裂,產生輕微磨損;晶粒比較粗大時,磨損機理主要是發生晶界斷裂,產生嚴重磨損。所以,晶粒越小,陶瓷的耐磨性越好。因此,應盡可能使用顆粒尺寸小的 a—AlO 原料.以便減小陶瓷的晶粒度。另外,小顆粒與大顆粒相比,顆粒比表面積或表面能相對大.所以其燒結驅動力大,燒結溫度低,同時燒結密度較高。
     
    3.2 助燒劑
     
    合適的助燒劑降低燒結溫度,改善陶瓷的顯微結構,提高力學性能,進而提高瓷球的耐磨性。助燒劑的包括數量、物相組成、化學組成和細度等。助燒劑一般采用 SiO 一CaO—MgO三元系統進行。應盡量避免使用在高溫下放出氣體和發生相變的助燒劑,以免產生新的缺陷,而影響產品的致密化和合格率,降低產品的競爭力
     
    3.3 成型
     
    采用等靜壓成型技術,克服其它成型方法空心、分層、密度低和密度不均勻等缺陷 原料的顆粒大小、形狀和添加劑都會影響等靜壓成型。成型壓力和保壓時間影響生坯的密度、燒結收縮率、燒結溫度。因此.要使用合適的原料和科學的成型工藝,確保生坯具有良好的燒結特性。
     
    3 4 燒結制度
     
    過高的燒結溫度和過長的保溫時間都會促進 Al0。晶體生長,液相量增加,這樣不但強度下降,耐磨性也會減弱。當然溫度太低、燒結密度降低,瓷球的耐磨性下降。如果燒結溫度不合適,即使 AlO。含量高,耐磨性也不一定好,關鍵取決于瓷球的物相組成和顯微結構。采用低溫快燒技術,可獲得顯著的節能效益,同時可氧化鋁瓷球的晶粒長大,有利于改善產品強度、韌性,從而提高瓷球的耐磨性。助燒劑大影響低溫快燒.一般采 用 SiO 一Cat')一MgO 三元系統的。
     
    3 5 研究進展
     
    研究者在采用適當的添加劑降低燒結溫度和提高耐磨性方面進行了大量的研究.取 得了重要進展 在平均 l~1.5/am的。一Al。0;中添加 l8 ~2O 的Y-PSZ,在 1650 C下燒制 1h,其相對燒結密度達 98 8 ,磨損率為通常 95瓷球的 l/5~l/8n 。對于 95瓷球 ,當加人重量的 o.3 Mg0時,其耐磨性好.顯微結構晶粒細而均勻,氣 L少 。。一Al。0。轉化率合適的粉體是其重要的,轉化率高低對氧化鋁瓷球的質量影響很大 若。AlO。轉化率高,它的煅燒溫度相對較高,物料的硬度大增加了粉體的研磨難度.而且燒結活性。籼岣邿Y溫度.不但增加成本還會出現晶粒長大,不利于形成均勻的顯微結構,耐磨性反而下降。若 Al:O。轉化率低,它的煅燒溫度相對較低,物料的硬度減弱,研磨相對容易,燒結活性大,但由于晶型轉變制品產生收縮更太,造成瓷球的開裂。
    目前市場銷售的有 75 A1O。瓷球 ,80 ~95 A1。O 瓷球,高鋁瓷球比較貴,目前用戶大部分集中在些規模較大.產品檔次較高的中外企業和大型企業,而眾多的中小企業不敢問津.從而限制了它的推廣應用。針對這 一問題.有人利用我國豐富的鋁礬土資源開發出耐磨瓷球,該產品性能不低于同級比重的以氧化鋁粉為原料制成的瓷球,而成本為同級比重的氧化鋁瓷球的 50 ~ 70 .價 格降低 2oX~d0      “。
     
    。
     
    4 應用
     
    以墻地磚為主導產品的建筑衛生陶瓷行業所用的坯料、釉料均用球磨機研磨。直到現在,大多數企業仍沿用球石作為研磨介質,球石由于耐磨性能不佳+磨制過程中不可避免地污染釉料.同時由于球石的密度小,研唐效率低。尋求并使用價廉物美的磨介是陶瓷企業的追求之一。自50年代起 AIO。瓷球就已進入陶瓷生產領域中 1998年建筑陶瓷總產量為 1.594×10 m。.衛生 陶瓷總產量為 145萬件 ·分別占世界產量的 l 3和 1/5.被認為足當今世界大的建筑衛生陶瓷生產國,并且從現在起至 2010年.我國可望一直保持建筑衛生陶瓷世界一生產大國的地位。根據理想的產品結構,高檔制品按 20 估計,所需氧化鋁瓷球的裝填量約 40000t,高品位瓷球綜臺需求量應該在 50000t/a左右。
     
    隨著球石的瀕臨枯竭.目前理想的球石已經很難買到,質次價高的球石嚴重影響研磨物料的質量,影響制品的檔次,迫使企業選擇具有良特眭的氧化鋁瓷球。使用氧化鋁瓷球作研磨介質來提高產品的檔次.已是陶瓷界人士的共識 所以.氧化鋁瓷球在陶瓷行業的市場需求是很大的。
     
    5 總結
     
    氧化鋁瓷球具有合適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價格低的特點,是一種重要的工程陶瓷,屬產品。氧化鋁瓷球廣泛應用于建筑衛生陶瓷、電子材料、冶金、礦產、玻璃、水泥、化工、油漆、涂料等行業.因此其市場是巨大的 從原料的形貌、顆粒大小、助燒劑、成型 燒結等方面進行細致的研究.進一步降低氧化鋁瓷球的成本.提高它的耐磨性。利用我國豐富的鋁礬 土礦產賢源開發出耐磨瓷球.滿足眾多中小企業的需求。人們希望瓷球的磨損由脆性斷裂磨損轉變為塑性形變磨損。對瓷球塑性形變磨損機理進行系統的研究具有重大的理論和應用價值。
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