Una "palla" potrebbe influenzare in modo significativo il destino dell'applicazione dell'allumina ad alta-purezza.
L'allumina di elevata-purezza, grazie alle sue eccezionali proprietà ottiche, elettriche, termiche e meccaniche, è diventata un materiale fondamentale fondamentale per supportare lo sviluppo delle moderne industrie high-tecnologiche. Dall'illuminazione a LED e dai separatori delle batterie al litio ai wafer semiconduttori e ai componenti ottici di fascia alta-, i diversi gradi di purezza dell'allumina ad alta-purezza svolgono un ruolo insostituibile, ponendo requisiti sempre più elevati sulla qualità della polvere.
Durante la preparazione della polvere di nano-allumina di elevata purezza, le apparecchiature di macinazione ultrafine a umido come mulini a sfere e mulini a sfere sono la scelta preferita per la fase di frantumazione. Nell'uso di tali apparecchiature di macinazione ultrafine, la selezione dei mezzi di macinazione è una questione molto importante, poiché determina il costo, l'efficienza e la qualità del prodotto finale dopo la macinazione. I comuni mezzi di macinazione includono sfere di vetro, sfere di silicato di zirconio, sfere di acciaio, sfere di allumina, sfere di zirconio, ecc. Questi svolgono un ruolo significativo nel processo di macinazione a umido e nella riduzione della dimensione delle particelle di polvere. Tuttavia, è importante notare che anche mezzi di macinazione con eccellente resistenza all'usura non possono evitare completamente l'attrito e le particelle usurate contamineranno il materiale da macinare. Pertanto, i produttori generalmente preferiscono utilizzare mezzi di macinazione realizzati con materiali uguali o simili.
01 Fattori che influenzano le sfere di macinazione in allumina
Le sfere in ceramica di allumina sono componenti di usura per attrito-e il loro tasso di usura è influenzato da fattori sia interni che esterni, con fattori interni che hanno un impatto maggiore.
La resistenza all'usura delle ceramiche di allumina è strettamente correlata alle proprietà meccaniche del materiale e agli effetti sinergici della sua microstruttura. Attualmente, la tenacità e la dimensione dei grani della ceramica sono i fattori più studiati e sono i fattori interni più strettamente associati alla resistenza all’usura. La tenacità ha un effetto significativo sulla ceramica. Poiché le dimensioni dei grani più piccole generalmente portano a una migliore resistenza all'usura nella ceramica, le ceramiche resistenti all'usura-si stanno sviluppando verso strutture microcristalline.
Durante la sminuzzamento delle polveri mediante apparecchiature di macinazione, l'usura da frattura fragile dei mezzi di macinazione non solo influisce sulla durata dei mezzi stessi, ma porta anche facilmente a problemi di contaminazione. Pertanto, per ridurre l'impatto della macinazione sulla purezza della polvere di allumina, è spesso necessario utilizzare sfere di macinazione in ceramica di allumina di elevata purezza-resistenti all'usura e di elevata-purezza.
02 Selezione delle Materie Prime
Purezza
In generale, l'utilizzo di polvere di -Al₂O₃ ad elevata purezza è un prerequisito cruciale per la preparazione di sfere di macinazione in allumina ad alte-prestazioni. Ciò è dovuto principalmente ai seguenti motivi: in primo luogo, l'utilizzo di polvere di -Al₂O₃ ad elevata purezza può ridurre efficacemente il rischio di formazione di pori dopo la sinterizzazione ed evitare la possibilità che impurità inorganiche reagiscano con la polvere ceramica ad alte temperature o rimangano nella matrice per formare microfessure. Ciò garantisce la densità delle sfere di macinazione in allumina, conferendo loro una maggiore efficienza di macinazione e resistenza all'usura. In secondo luogo, l'utilizzo di materie prime ad elevata{8}}purezza significa che, anche se le sfere di macinazione si usurano in modo significativo, le particelle staccate non contamineranno la polvere di allumina ad elevata purezza, mantenendone così la purezza.
Dimensione delle particelle
Il meccanismo di usura delle sfere di macinazione comporta principalmente la deformazione plastica e la parziale frattura transgranulare, con conseguente lieve usura. Se i grani sono grossolani si possono verificare fratture intergranulari che comportano una grave usura. Minore è la dimensione del grano, migliore è la resistenza all'usura della ceramica. Pertanto, quando si seleziona la dimensione delle particelle di polvere grezza, è consigliabile utilizzare materie prime -Al₂O₃ con una dimensione delle particelle quanto più piccola possibile per ridurre la dimensione dei grani della ceramica e migliorare la resistenza all'usura delle sfere di macinazione. Inoltre, rispetto alle particelle più grandi, le particelle più piccole hanno un'area superficiale specifica o un'energia superficiale maggiore, fornendo così una maggiore forza trainante per la sinterizzazione, temperature di sinterizzazione più basse e una densità sinterizzata potenzialmente più elevata, che migliora le proprietà meccaniche del materiale.
03 Anche la tecnologia di stampaggio è fondamentale
In generale, quanto migliore è la sfericità delle sfere di macinazione, tanto più uniforme sarà la distribuzione granulometrica del prodotto macinato. Le sfere di macinazione più piccole determinano più punti di contatto tra le sfere durante la macinazione, offrendo maggiori opportunità di sminuzzare il materiale e consentendo una macinazione più fine. Attualmente, le tecnologie di stampaggio per la produzione di mezzi macinanti ceramici sferici sia a livello nazionale che internazionale includono metodi di stampaggio a goccia (granulazione sferica), pressatura isostatica e laminazione. La qualità dei prodotti realizzati con diversi metodi di stampaggio varia.
Drop Moulding (granulazione sferica)
Il metodo del drop moulding, noto anche come metodo di gelificazione esterna, è un metodo continuo ed efficiente per produrre microsfere ceramiche di piccolo-diametro. La sua caratteristica è che le goccioline formate dal liquame prendono forma sfruttando la tensione superficiale in un mezzo oleoso. La sfericità ottenuta con questo metodo è migliore di quella dei metodi di laminazione tradizionali. Le microsfere sono internamente uniformi e dense, non richiedono la spruzzatura di leganti o stampi aggiuntivi e questo metodo è tecnologicamente superiore ai metodi di pressatura e laminazione isostatica per la produzione di sfere ceramiche di piccolo-diametro.
Pressatura isostatica
La pressatura isostatica prevede il riempimento della polvere in uno stampo sferico flessibile, la sigillatura dello stampo e il posizionamento nella camera di lavoro di una pressa isostatica fredda. Lo stampo viene compresso da un mezzo liquido che esercita una pressione uniforme da tutte le direzioni. Dopo la sformatura si ottiene un corpo sferico di colore verde. L'alta pressione isostatica e uniforme rende il verde sferico compatto uniformemente denso, con conseguente maggiore resistenza del verde. Tuttavia, le limitazioni dovute agli stampi portano a una bassa efficienza produttiva, limitando l'applicazione della tecnologia di pressatura isostatica nella produzione di sfere ceramiche di piccolo-diametro.
Processo di pressatura isostatica (segnaposto del diagramma)
Metodo di rotolamento
Il metodo di laminazione è attualmente la tecnologia principale per la produzione di massa di sfere di macinazione di piccolo-diametro. Il suo principio è simile a "fare una palla di neve". Il processo prevede la spruzzatura di un liquido legante per inumidire le sfere del nucleo, quindi l'aggiunta di polvere secca all'esterno dei nuclei inumiditi, che viene poi compattata mediante azione di rotolamento. Questo metodo è semplice in linea di principio e ha un'elevata efficienza produttiva, rendendolo ancora il metodo migliore per modellare sfere di ceramica su scala millimetrica-. Attualmente, molte aziende nazionali hanno ottenuto il controllo automatizzato e l'ottimizzazione di vari parametri, inclusi dispositivi di spruzzatura e alimentazione di polvere, consentendo la produzione di massa di sfere ceramiche di alta-qualità come allumina e zirconio.
04 Regime di sinterizzazione
Temperature di sinterizzazione eccessivamente elevate e tempi di permanenza troppo lunghi possono favorire la crescita di cristalli di Al₂O₃ e aumentare la quantità di fase liquida. Ciò non solo riduce la robustezza, ma diminuisce anche la resistenza all'usura. Tuttavia, se la temperatura è troppo bassa, la densità sinterizzata diminuisce e diminuisce anche la resistenza all'usura delle sfere ceramiche. Anche se il contenuto di Al₂O₃ è elevato, temperature di sinterizzazione non adatte non garantiscono una buona resistenza all'usura; la chiave dipende dalla composizione della fase e dalla microstruttura delle sfere ceramiche. Pertanto, è necessario determinare la temperatura di sinterizzazione appropriata e controllare il tempo di mantenimento appropriato. In genere, è possibile adottare la tecnologia di accensione rapida a bassa{5}temperatura, che offre notevoli vantaggi in termini di risparmio energetico. Aiuta inoltre a inibire la crescita dei grani nelle sfere ceramiche di allumina, il che è utile per migliorare la resistenza e la tenacità del prodotto, migliorandone così la resistenza all'usura.
Gli ausili per la sinterizzazione influenzano in modo significativo-la cottura rapida a bassa temperatura. I sistemi comunemente utilizzati includono il sistema SiO₂-CaO-MgO, il sistema MnO₂-TiO₂-MgO e il sistema CuO-SiO₂. Questi sistemi possono ridurre significativamente la temperatura di sinterizzazione raffinando allo stesso tempo i grani, stabilizzando la struttura e migliorando le proprietà meccaniche del materiale.