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氧化鋁瓷球生產過程中出現指甲紋缺陷的原因分析及優化處理

2022-07-04 [629]
  氧化鋁陶瓷是工業化技術成熟、生產規模大、應用領域廣泛的特種結構陶瓷。氧化鋁含量大于90%的瓷球具有硬度高、密度大、磨耗小、耐腐蝕和性價比高等特點,作為研磨介質被廣泛地應用于建筑衛生陶瓷、工業陶瓷、電子陶瓷、高檔耐火材料、特種水泥、非金屬礦物以及涂料、油漆等行業。
  然而,在生產過程中氧化鋁瓷球會出現各種各樣的缺陷,如何及時發現缺陷問題并通過工藝調整和優化來提高氧化鋁瓷球的整體質量就顯得尤為重要。
  指甲紋缺陷普遍存在國內外的高鋁瓷球產品中,且呈現產品尺寸越大,指甲紋越多的情況。指甲紋在半成品中也無法檢測,只能在高鋁瓷球預磨后才被發現,分布在產品表面呈彎曲狀的、間斷的裂紋,隨著球磨時間的延長,指甲紋也將變深、變寬。有指甲紋的高鋁瓷球在作為研磨介質時會出現掉渣、磨耗大等問題。指甲紋的出現是與高鋁瓷球生產的整個技術工藝系統有關。
  歸納起來主要有:
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  高鋁瓷球采用α相氧化鋁粉作為主要原料,
  α相氧化鋁粉的轉化率直接決定產品中指甲紋的多少。若α相轉化率達不到92%以上,其中含有大量的γ相氧化鋁粉會在產品燒制過程中產生收縮相變,從而導致指甲紋的出現。
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  高鋁瓷球的粉料均采用漿料經壓力式噴霧干燥制備,漿料的粘度、水分決定所得粉料的顆粒級配、球形度、容重和粘粉等指標。如果大部分的粉料球形度不夠、流動性不好、存在空心粉,則在壓制的半成品中出現封閉的氣孔。在高鋁瓷球燒結的過程中由于氣孔會隨著晶界傳遞,最終會形成聯通的閉氣孔,該閉氣孔處在球磨過程中由于強度低于周邊環境,而產生彎曲的指甲紋。
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  高鋁瓷球均采用干粉成型,為提高在半等靜壓和等靜壓成型過程半成品率和半成品強度,常會在配方中加入大量粘結劑。粘結劑會在產品燒結過程中產生大量灰分和高壓氣體,在內部無法順暢排出,而產生指甲紋,所以應減少粘結劑的使用量或采用燒后無殘留的添加劑。
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  指甲紋缺陷在滾制成型的產品中較少出現,這是由于滾制過程的沖擊作用破壞了原始粉料結構。氧化鋁瓷球在半等靜壓和等靜壓成型時,由于目前設計壓力無法達到*壓碎原料粉的內部結構,使半成品不夠致密,導致燒制產品內部出現指甲紋。通過對比國內外高鋁瓷球產品發現,成型壓力越大指甲紋越少,等靜壓比半等靜壓的產品中指甲紋少。
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  燒成在氧化鋁瓷球消除指甲紋缺陷時也非常重要,排除窯爐設計問題,燒成的溫度、保溫時間、升溫曲線直接決定指甲紋的多少。高鋁瓷球在燒成過程中存在揮發游離水和結晶水、收縮、相變、重結晶等復雜過程。為此,在1000~1350℃范圍內,發生急劇燒成收縮的過程中,要延長保溫時間,同時燒成帶的溫差不能超過5℃,以盡量避免出現燒成不一致情況。
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