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氧化铝瓷球生产过程中出现指甲纹缺陷的原因分析及优化处理

2022-07-04 [657]
  氧化铝陶瓷是工业化技术成熟、生产规模大、应用领域广泛的特种结构陶瓷。氧化铝含量大于90%的瓷球具有硬度高、密度大、磨耗小、耐腐蚀和性价比高等特点,作为研磨介质被广泛地应用于建筑卫生陶瓷、工业陶瓷、电子陶瓷、高档耐火材料、特种水泥、非金属矿物以及涂料、油漆等行业。
  然而,在生产过程中氧化铝瓷球会出现各种各样的缺陷,如何及时发现缺陷问题并通过工艺调整和优化来提高氧化铝瓷球的整体质量就显得尤为重要。
  指甲纹缺陷普遍存在国内外的高铝瓷球产品中,且呈现产品尺寸越大,指甲纹越多的情况。指甲纹在半成品中也无法检测,只能在高铝瓷球预磨后才被发现,分布在产品表面呈弯曲状的、间断的裂纹,随着球磨时间的延长,指甲纹也将变深、变宽。有指甲纹的高铝瓷球在作为研磨介质时会出现掉渣、磨耗大等问题。指甲纹的出现是与高铝瓷球生产的整个技术工艺系统有关。
  归纳起来主要有:
  1 原料使用问题
  高铝瓷球采用α相氧化铝粉作为主要原料,
  α相氧化铝粉的转化率直接决定产品中指甲纹的多少。若α相转化率达不到92%以上,其中含有大量的γ相氧化铝粉会在产品烧制过程中产生收缩相变,从而导致指甲纹的出现。
  2 制粉工艺的问题
  高铝瓷球的粉料均采用浆料经压力式喷雾干燥制备,浆料的粘度、水分决定所得粉料的颗粒级配、球形度、容重和粘粉等指标。如果大部分的粉料球形度不够、流动性不好、存在空心粉,则在压制的半成品中出现封闭的气孔。在高铝瓷球烧结的过程中由于气孔会随着晶界传递,最终会形成联通的闭气孔,该闭气孔处在球磨过程中由于强度低于周边环境,而产生弯曲的指甲纹。
  3 粘结剂的问题
  高铝瓷球均采用干粉成型,为提高在半等静压和等静压成型过程半成品率和半成品强度,常会在配方中加入大量粘结剂。粘结剂会在产品烧结过程中产生大量灰分和高压气体,在内部无法顺畅排出,而产生指甲纹,所以应减少粘结剂的使用量或采用烧后无残留的添加剂。
  4 成型压力问题
  指甲纹缺陷在滚制成型的产品中较少出现,这是由于滚制过程的冲击作用破坏了原始粉料结构。氧化铝瓷球在半等静压和等静压成型时,由于目前设计压力无法达到*压碎原料粉的内部结构,使半成品不够致密,导致烧制产品内部出现指甲纹。通过对比国内外高铝瓷球产品发现,成型压力越大指甲纹越少,等静压比半等静压的产品中指甲纹少。
  5 烧成问题
  烧成在氧化铝瓷球消除指甲纹缺陷时也非常重要,排除窑炉设计问题,烧成的温度、保温时间、升温曲线直接决定指甲纹的多少。高铝瓷球在烧成过程中存在挥发游离水和结晶水、收缩、相变、重结晶等复杂过程。为此,在1000~1350℃范围内,发生急剧烧成收缩的过程中,要延长保温时间,同时烧成带的温差不能超过5℃,以尽量避免出现烧成不一致情况。