„Kamuolis“ gali turėti didelės įtakos didelio{0}}grynumo aliuminio oksido panaudojimui.
Didelio{0}}grynumo aliuminio oksidas dėl savo išskirtinių optinių, elektrinių, šiluminių ir mechaninių savybių tapo svarbia pagrindine medžiaga, remiančia šiuolaikinių aukštųjų technologijų pramonės plėtrą. Nuo LED apšvietimo ir ličio baterijų separatorių iki puslaidininkinių plokštelių ir aukščiausios klasės-optinių komponentų – skirtingo grynumo didelio-grynumo aliuminio oksidas atlieka nepakeičiamą vaidmenį, todėl miltelių kokybei keliami vis-didesni reikalavimai.
Ruošiant didelio -grynumo nano-aliuminio oksido miltelius, smulkinimo etapui tinkamiausias pasirinkimas yra šlapias itin smulkus malimo įrenginys, pvz., rutuliniai malūnai ir granulės. Naudojant tokią itin smulkią šlifavimo įrangą, labai svarbus klausimas yra šlifavimo terpės parinkimas, nes nuo to priklauso kaina, efektyvumas ir galutinio produkto po šlifavimo kokybė. Įprastos šlifavimo terpės yra stiklo rutuliukai, cirkonio silikato rutuliukai, plieno rutuliukai, aliuminio oksido rutuliukai, cirkonio rutuliukai ir kt. Jie atlieka svarbų vaidmenį šlapio šlifavimo procese ir mažinant miltelių dalelių dydį. Tačiau svarbu pažymėti, kad net ir puikiai atspari dilimui šlifavimo medžiaga negali visiškai išvengti dilimo, o susidėvėjusios dalelės užterš šlifuojamą medžiagą. Todėl gamintojai dažniausiai renkasi šlifavimo priemones, pagamintas iš tų pačių ar panašių medžiagų.
01 Veiksniai, turintys įtakos aliuminio oksido šlifavimo terpės rutuliams
Aliuminio oksido keraminiai rutuliai yra trinties-dėvėjimosi komponentai, o jų nusidėvėjimo greitį įtakoja tiek vidiniai, tiek išoriniai veiksniai, o vidiniai veiksniai turi didesnį poveikį.
Aliuminio oksido keramikos atsparumas dilimui yra glaudžiai susijęs su medžiagos mechaninėmis savybėmis ir jos mikrostruktūros sinergetiniu poveikiu. Šiuo metu keramikos kietumas ir grūdelių dydis yra labiausiai tiriami veiksniai ir yra vidiniai veiksniai, labiausiai susiję su atsparumu dilimui. Tvirtumas turi didelę įtaką keramikai. Kadangi mažesni grūdelių dydžiai paprastai padidina keramikos atsparumą dilimui,-atspari dilimui keramika kuriama siekiant sukurti mikrokristalines struktūras.
Smulkinant miltelius naudojant šlifavimo įrangą, trapus šlifavimo terpės susidėvėjimas turi įtakos ne tik pačios terpės eksploatavimo trukmei, bet ir lengvai sukelia užteršimo problemas. Todėl norint sumažinti šlifavimo poveikį aliuminio oksido miltelių grynumui, dažnai reikia naudoti -atsparius, didelio grynumo{2}} aliuminio oksido keramikos šlifavimo granules.
02 Žaliavų pasirinkimas
Grynumas
Paprastai didelio{0}}grynumo -Al₂O3 miltelių naudojimas yra esminė sąlyga norint paruošti didelio -našumo aliuminio oksido šlifavimo kamuoliukus. Taip yra daugiausia dėl to, kad: Pirma, naudojant didelio -grynumo -Al₂O₃ miltelius, galima veiksmingai sumažinti porų susidarymo riziką po sukepinimo ir išvengti galimybės, kad neorganinės priemaišos reaguos su keramikos milteliais aukštoje temperatūroje arba liks matricoje ir susidarys mikro įtrūkimai. Tai užtikrina aliuminio oksido šlifavimo rutuliukų tankį, suteikia jiems didesnį šlifavimo efektyvumą ir atsparumą dilimui. Antra, naudojant didelio-grynumo žaliavas reiškia, kad net jei šlifavimo rutuliukai labai nusidėvi, atsiskyrusios dalelės neužterš didelio-grynumo aliuminio oksido miltelių ir taip išlaikys jų grynumą.
Dalelių dydis
Šlifavimo rutuliukų susidėvėjimo mechanizmas pirmiausia susijęs su plastine deformacija ir daliniu transgranuliniu lūžimu, dėl kurio nestipriai nusidėvi. Jei grūdeliai stambūs, gali įvykti tarpgranulinis lūžis, dėl kurio gali smarkiai susidėvėti. Kuo mažesnis grūdelių dydis, tuo didesnis keramikos atsparumas dilimui. Todėl, renkantis neapdorotų miltelių dalelių dydį, patartina naudoti kuo mažesnio dydžio -Al₂O3 žaliavas, kad sumažėtų keramikos grūdelių dydis ir padidėtų šlifavimo rutuliukų atsparumas dilimui. Be to, lyginant su didesnėmis dalelėmis, mažesnės dalelės turi didesnį specifinį paviršiaus plotą arba paviršiaus energiją, todėl suteikia didesnę sukepinimo varomąją jėgą, žemesnę sukepinimo temperatūrą ir potencialiai didesnį sukepinimo tankį, o tai pagerina medžiagos mechanines savybes.
03 Liejimo technologija taip pat labai svarbi
Paprastai kuo geresnis šlifavimo rutuliukų sferiškumas, tuo tolygesnis malto produkto dalelių dydžio pasiskirstymas. Dėl mažesnių šlifavimo rutulių šlifavimo metu tarp rutuliukų atsiranda daugiau kontaktinių taškų, todėl yra daugiau galimybių smulkinti medžiagą ir galima smulkinti šlifavimą. Šiuo metu liejimo technologijos, skirtos sferinėms keraminėms šlifavimo terpėms gaminti tiek šalies viduje, tiek tarptautiniu mastu, apima liejimą (sferinį granuliavimą), izostatinį presavimą ir valcavimo metodus. Skirtingais liejimo būdais pagamintų gaminių kokybė skiriasi.
Sferinis formavimas (sferinis granuliavimas)
Laikymo metodas, dar žinomas kaip išorinis geliavimo metodas, yra nuolatinis ir efektyvus mažo{0}}skersmens keraminių mikrosferų gamybos metodas. Jai būdinga tai, kad iš srutų susidarę lašeliai formuojasi naudojant paviršiaus įtempimą riebioje terpėje. Šiuo metodu pasiekiamas sferiškumas yra geresnis nei naudojant tradicinius valcavimo būdus. Mikrokaroliukai viduje yra vienodi ir tankūs, nereikalauja papildomo rišiklio purškimo ar formų, o šis metodas technologiškai pranašesnis už izostatinio presavimo ir valcavimo metodus, skirtus mažų -skersmens keraminių rutuliukų gamybai.
Izostatinis presavimas
Izostatinis presavimas apima miltelių supilstymą į lanksčią sferinę formą, formos sandarinimą ir įdėjimą į šalto izostatinio preso darbo kamerą. Forma suspaudžiama skysta terpe, taikant vienodą slėgį iš visų pusių. Po išardymo gaunamas sferinis žalias korpusas. Dėl izostatinio ir vienodo aukšto slėgio sferinis žalias tankis tampa vienodai tankus, todėl žalias stiprumas yra didesnis. Tačiau apribojimai dėl formų lemia žemą gamybos efektyvumą, o tai riboja izostatinio presavimo technologijos taikymą gaminant mažo-skersmens keraminius rutuliukus.
Izostatinio presavimo procesas (schemos rezervuota vieta)
Valcavimo metodas
Valcavimo metodas šiuo metu yra pagrindinė masinės mažų{0}skersmens šlifavimo granulių gamybos technologija. Jo principas panašus į „sniego gniūžtės darymą“. Procesas apima rišiklio skysčio purškimą, kad sudrėkintų šerdies rutuliukus, tada į sudrėkintų šerdies išorę įpilama sausų miltelių, kurie vėliau sutankinami riedant. Šis metodas iš principo yra paprastas ir pasižymi dideliu gamybos efektyvumu, todėl jis vis dar yra geriausias būdas formuoti milimetrines{4}}keraminius kamuoliukus. Šiuo metu daugelis vietinių įmonių yra pasiekusios automatizuotą įvairių parametrų, įskaitant purškimo ir miltelių padavimo įrenginius, valdymą ir optimizavimą, leidžiančius masiškai gaminti aukštos -kokybės keraminius rutulius, tokius kaip aliuminio oksidas ir cirkonis.
04 Sukepinimo režimas
Pernelyg aukšta sukepinimo temperatūra ir per ilgas laikymo laikas gali paskatinti Al2O3 kristalų augimą ir padidinti skystosios fazės kiekį. Tai ne tik sumažina stiprumą, bet ir sumažina atsparumą dilimui. Tačiau jei temperatūra yra per žema, sukepinimo tankis mažėja, o keraminių rutuliukų atsparumas dilimui taip pat sumažėja. Net jei Al2O3 kiekis yra didelis, netinkama sukepinimo temperatūra negarantuoja gero atsparumo dilimui; raktas priklauso nuo keraminių rutuliukų fazės sudėties ir mikrostruktūros. Todėl būtina nustatyti tinkamą sukepinimo temperatūrą ir kontroliuoti tinkamą laikymo laiką. Paprastai galima naudoti žemos{5} temperatūros greito degimo technologiją, kuri suteikia daug energijos{6}taupymo pranašumų. Tai taip pat padeda stabdyti grūdelių augimą aliuminio oksido keramikos rutuliuose, o tai yra naudinga gerinant gaminio stiprumą ir kietumą, taip padidinant jų atsparumą dilimui.
Pagalbinės sukepinimo priemonės daro didelę įtaką greitam degimui{0}}žemoje temperatūroje. Dažniausiai naudojamos sistemos apima SiO₂-CaO-MgO sistemą, MnO₂-TiO₂-MgO sistemą ir CuO-SiO₂ sistemą. Šios sistemos gali žymiai sumažinti sukepinimo temperatūrą, tuo pačiu rafinuoti grūdelius, stabilizuoti struktūrą ir pagerinti medžiagos mechanines savybes.