Ankstyvosiose didelio{0}}grynumo aliuminio oksido tyrimų stadijose, ypač kai Kinija pirmą kartą įžengė į pramonę, grynumo proveržių siekimas tapo manija.
Ilgą laiką pramonės rinkos vertinime kaip pagrindinis įmonės techninių pajėgumų rodiklis paprastai buvo naudojami grynumo laipsniai -4N (99,99%), 5N (99,999%), 6N (99,9999%).
Taigi didelio{0}}grynumo aliuminio oksido pramonėje išlieka plačiai neteisingai suprantama sąvoka: kuo didesnis grynumas, tuo vertingesnis produktas. Daugelis natūraliai mano, kad pereinant nuo 99,99% iki 99,999%, kaina turėtų padidėti kelis kartus.
Tačiau tie, kurie iš tikrųjų dirba šioje srityje, pasakys, kad toliau atnaujinant aukščiausios klasės{0}}gamybą, aliuminio oksido grynumui peržengus 4N slenkstį, „didelis grynumas“ tampa tik bilietu patekti į aukščiausios kokybės rinką. Produkto vertę ir padėtį rinkoje iš tikrųjų lemia parametrai, daug sudėtingesni nei grynumas.
Tai apima dalelių dydį ir pasiskirstymą, morfologiją, smulkų kristališkumą, didelį dispersiškumą, vienodumą, specifinį paviršiaus plotą, sukepinimo aktyvumą ir kt.
Kaip pavyzdį paimkite didelio{0}}grynumo aliuminio oksidą, skirtą separatoriaus dangai. Techniniame straipsnyje Chongqing Renbing, žinomas Kinijos didelio grynumo aliuminio oksido gamintojas, atkreipė dėmesį į tai, kad aliuminio oksido milteliai, kaip pagrindinė dengimo srutų sudedamoji dalis, turi savo grynumą, dalelių dydžio pasiskirstymą ir disperguojamumą, galintį turėti įtakos suspensijos stabilumui ir galutinės dangos kokybei. Jie pabrėžė tris grynumo, dalelių dydžio pasiskirstymo ir dispersiškumo metrikas vienu metu.
Šiandien aptarkime šiuos veiksnius, galinčius padidinti didelio{0}}grynumo aliuminio oksido „vertę“.
01 Grynumas: įėjimo bilietas
Grynumas, žinoma, yra svarbus, nes priemaišų poveikis yra objektyvus ir specifinis: dėl geležies priemaišų sukepintos medžiagos pasidaro juodos ir nuobodžios; natrio ir kalio priemaišos blogina elektrines charakteristikas; kalcis ir magnis gali sukelti nenormalų grūdų augimą.
Tik pašalinus priemaišas, aliuminio oksidas gali virsti. Skaidriai keramikai galima naudoti 99,99 % grynumo miltelius, o safyrui – 99,999 % grynumo miltelius.
Be didelio grynumo, kaip pagrindo, bet koks tolesnis veikimas ir pritaikymas yra neįmanomi.
Be to, 99,99 %-šis skaičius gali atrodyti paprastas, tačiau jis jau išfiltruoja didžiąją daugumą gamintojų. Priemaišų, tokių kaip geležis, silicis, natris ir kalcis, pašalinimas po vieną iš aliuminio oksido yra iššūkis proceso galimybių riboms kiekviename žingsnyje. Kiekvienas grynumo padidėjimo-tvarkė- eksponentiškai padidina techninius sunkumus.
Tačiau grynumas galiausiai yra tik „slenksčio indikatorius“-peržengus, jis nustoja būti pagrindinis skirtumas. Net jei grynumo skirtumai gali sukelti didelių kainų skirtumų, dėl mikrostruktūros parametrų skirtumų tos pačios 4N klasės produktų kainų skirtumai gali būti dar didesni.
02 Dalelių dydis ir pasiskirstymas: mikro pasaulio „ID kortelė“.
Dalelių dydis ir dydžio pasiskirstymas yra pagrindiniai ir svarbiausi fiziniai didelio{0}}grynumo aliuminio oksido parametrai.
Dalelių dydis tiesiogiai lemia miltelių sukepinimo elgesį, pakavimo tankį ir galutinio produkto mikrostruktūrą. Paprastai kalbant apie keramiką, kuo smulkesnės dalelės, tuo geriau. Remiantis esama sukepinimo teorija, žalio kūno tankinimo greitis yra atvirkščiai proporcingas dalelių dydžiui (arba jo galiai)-mažesnės dalelės skatina sukepinimą.
Smulkių didelio grynumo{0}} aliuminio oksido miltelių nėra lengva gauti. Daimei Chemical svetainėje matome, kad jie gali kontroliuoti pirminių dalelių dydį iki 90 nm, tačiau po kalcinavimo į komercinius miltelius D50 pasiekia 140 nm-ir tai jau yra pasaulinės-klasės aukšto-grynumo aliuminio oksido lygis, todėl tolesnis proveržis yra labai sunkus.
Mano nuomone, svarbiau už „smulkiųjų dalelių dydį“ yra „siauras pasiskirstymas“.
Platus pasiskirstymas reiškia stambias daleles arba pernelyg smulkias daleles, dėl kurių sukepinimo metu susidaro įtempių koncentracija, padidėja poringumas ir žymiai sumažėja produkto tankis. Sumitomo Chemical AKP-30 tapo klasika būtent dėl to, kad pasiekiamas siauras ir stabilus 0,3 mikrono dalelių pasiskirstymas, kartu su specifiniu 7,4 m²/g paviršiaus plotu, leidžiančiu dideliu tankinimu įprastomis sukepinimo temperatūromis.
03 Morfologija: ne tik „gera išvaizda“
Dalelių morfologija jokiu būdu nėra estetinė,{0}}tai funkcinė problema.
Morfologijos apima sferas, daugiakampius, trombocitus, strypus, netaisyklingas susmulkintas daleles ir tt Morfologija tiesiogiai lemia tūrinį tankį, čiaupo tankį, takumą ir suspensijos dispersijos stabilumą.
Sferinės dalelės dėl gero takumo, didelio pakavimo tankio ir vienodo porų pasiskirstymo leidžia efektyviai kontroliuoti grūdelių augimą ir porų pašalinimą formavimo ir sukepinimo metu, todėl susidaro vienoda mikrostruktūra ir nuoseklus veikimas. Kvazisferinės dalelės taip pat laikomos naudingomis dispersijai.
Vaizdo šaltinis: Yangzhou Zhongtianli
Ir atvirkščiai, netaisyklingos kampinės dalelės ne tik pasižymi prastu tekėjimu, bet ir linkusios sukelti įtempių koncentraciją bei defektus formuojant, tiesiogiai paveikdamos sukepinto kūno tankį ir mechanines savybes. Dėl šios priežasties patentuose aiškiai siūloma gaminti didelio grynumo aliuminio oksido gaminius su „geru sferiškumu, lengvai disperguojamomis dalelėmis ir vienodu pirminio kristalo dydžiu“.
Žinoma, kitos didelio{0}}grynumo aliuminio oksido morfologijos taip pat puikiai pritaikomos konkrečiose srityse,-pavyzdžiui, trombocitų aliuminio oksidas, turintis didelį kraštinių santykį, užima nepakeičiamą vietą keramikos grūdinimo ir abrazyvinio poliravimo srityse.
04 Smulkus kristališkumas: sukepinimo krypties nustatymas
Smulkaus kristališkumo kontrolė reiškia pirminį miltelių kristalito dydį. Kuo smulkesni pirminiai kristalitai, tuo stipresnė sukepinimo varomoji jėga tomis pačiomis sąlygomis. Tyrimai rodo, kad naudojant monodispersinius itin smulkius Al₂O3 miltelius su mažais kristalitais, dideliu specifiniu paviršiaus plotu ir dideliu paviršiaus aktyvumu-dėl trumpų dalelių difuzijos atstumų-, norint pasiekti tankinimą, reikia tik žemesnės sukepinimo temperatūros ir aktyvinimo energijos. Kai kuriais tyrimais buvo pasiekta 100 laipsnių sumažinta kalcinavimo temperatūra, įvedant sėklas.
05 Dispersiškumas ir vienodumas: esminis ryšys tarp miltelių ir gatavo produkto derliaus
Didelis dispersiškumas reiškia, kad pirminės dalelės lengvai nesudaro kietų aglomeratų. Kai milteliuose yra daug kietų aglomeratų, jie veikia kaip didelės priemaišų dalelės, kai susimaišo su srutomis, todėl po padengimo ir sukepinimo susidaro poros, defektai ir įtrūkimai-tai yra viena iš dažniausių aukštos klasės keramikos žemos išeigos priežasčių.
Vienodumas apima du matmenis: pirma, vienoje partijoje kiekviena dalelė turi būti vienodo dydžio, morfologijos ir priemaišų pasiskirstymo; antra, priemaišų elementai neturi atsiskirti vietoje. Kai kurie milteliai gali išlaikyti bendrą grynumo testą, tačiau jei nedidelis silicio ar natrio priemaišų kiekis susikaupia vietoje, sukepinimo metu šios priemaišos atsiskiria ties grūdelių ribomis, tiesiogiai sukeldamos keraminės izoliacijos gedimą.
Dispersyvumas ir vienodumas yra „nematomi miltelių rodikliai“; grynumo testai negali aptikti šių defektų, o problemos iškyla tik pagaminus galutinį produktą. Jie taip pat yra pagrindiniai vertinimo elementai, kuriuos tolesni klientai naudoja ilgalaikiam tiekėjo pasirinkimui.
Čia aš turiu klausimą: ar yra ryšys tarp dalelių dydžio pasiskirstymo ir vienodumo?
06 Specifinis paviršiaus plotas ir sukepinimo veikla: pagrindinis miltelių veikimo kontrolės balanso taškas
BET specifinis paviršiaus plotas yra viso dalelių paviršiaus ploto ir masės santykis ir labai koreliuoja su dalelių dydžiu, morfologija ir paviršiaus šiurkštumu. Kuo smulkesnės dalelės, tuo didesnis specifinis paviršiaus plotas, tuo didesnis sukepinimo aktyvumas, o esant žemesnei temperatūrai lengviau pasiekti tankinimą.
Keramikos gamintojams sumažinus sukepinimo temperatūrą 200–300 laipsnių, sutaupoma daug energijos ir sumažės krosnies susidėvėjimas-kai tai apskaičiuojama, didesnė aukščiausios kokybės miltelių vieneto kaina iš tikrųjų gali tapti ekonomiškesniu pasirinkimu.
Sukepinimo veikla iš esmės yra visapusiškas daugelio parametrų atspindys: grynumas lemia priemaišų trukdžių laipsnį; dalelių dydis ir savitasis paviršiaus plotas lemia masės pernešimo varomąją jėgą; dispersiškumas lemia žaliojo kūno vienodumą.
Tačiau reikia pažymėti, kad kai kuriais atvejais ne keramikoje specifinis paviršiaus plotas ir sukepinimo aktyvumas nėra akcentuojami. Netgi keramikoje kyla abejonių, ar per didelis specifinis paviršiaus plotas ir sukepinimo aktyvumas yra naudingi. Idealūs milteliai turėtų išlaikyti pusiausvyrą tarp „pakankamai didelio sukepinimo aktyvumo“ ir „kontroliuojamo sukepinimo elgesio“.
Partijų nuoseklumas: didžiausia kliūtis pramoninio masto gamyboje
Tiesą sakant, partijos konsistencija nėra tinkamai išdėstyta kartu su anksčiau nurodytais našumo parametrais{0}}tai nėra miltelių savybė. Parametrai nustato vienos partijos kokybės lubas, o partijos konsistencija daugiausia atspindi įmonės komercines grindis.
Padaryti tobulą partiją laboratorijoje nėra sunku; sunku išlaikyti tą patį lygį kiekvienoje siuntoje. Priežastis, kodėl Japonijos įmonės, pvz., Daimei Chemical ir Sumitomo Chemical, ilgą laiką išlaikė savo dominuojančią padėtį aukščiausios klasės rinkoje, yra ne dėl to, kad jos pasiekia didesnį grynumą, o dėl to, kad jos pasiekė tobulumo visų matmenų partijos konsistencijos kontrolėje.
Aukščiausios klasės vartotojų sertifikavimo ciklas trunka 1–3 metus, o pasirinkus kvalifikuotą tiekėją, jie nelengvai pakeis miltelių šaltinius. Anksčiau daugelis vietinių miltelių mėginių išlaikė visus testus, kurių rodikliai atitiko importuotus produktus, tačiau partijų svyravimai po masinės gamybos neleido jiems patekti į aukščiausio lygio klientų tiekimo grandines. Partijų konsistencija buvo viena didžiausių kliūčių, neleidžiančių vietiniam didelio grynumo aliuminio oksidui patekti į aukščiausios klasės rinką.