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如何调整提高氧化铝陶瓷球的产品合格率

时间:2021-10-19 10:09 来源:宁泰陶瓷材料 www.ningtaitaoci.com 点击: 打印此页 关闭

  氧化铝陶瓷是工业技术成熟、生产规模大、应用领域广泛的特种结构陶瓷,含氧化铝90%以上的陶瓷球具有高硬度、高密度、低磨损、耐腐蚀、性价比高等特点,作为研磨介质,广泛应用于建筑卫生陶瓷、工业陶瓷、电子陶瓷、高级耐火材料、特种水泥、非金属矿物、涂料、油漆等行业。
  建材行业标准对耐磨氧化铝陶瓷球的外观质量和理化性能有严格的技术要求,然而,氧化铝陶瓷球在生产过程中存在各种缺陷。如何通过工艺调整和优化,及时发现缺陷,提高氧化铝陶瓷球的整体质量尤为重要。
  在总结以氧化铝粉为主要原料生产高铝磨瓷球实践经验的基础上,系统研究分析了高铝磨瓷球的质量缺陷,提出了有效的处理方法和改进措施。
  高铝陶瓷球常见质量缺陷:
  目前生产的高铝瓷球主要以氧化铝粉为主要原料,经配料、球磨、成型、高温烧成等多道工序制成,成形方法主要有半等静压(干袋法)、等静压和滚压成形,烧成窑主要包括高温隧道窑和梭式窑,高铝陶瓷球常见的质量缺陷可分为:(a)斑点、气泡、粘连、风晶等外观质量缺陷;(b)性能缺陷,包括腰部开裂、烧开、严重磨损和裂纹,通过对国内外高铝瓷球的检验,发现高铝瓷球大尺寸产品均不同程度存在钉印缺陷,难以彻底消除。
氧化铝陶瓷球
  常见质量缺陷的原因分析及处理。
  1、斑点
  由于高铝瓷球的球身是白色的,斑点会特别明显,容易发现。根据斑点的数量和大小,大致可以分为以下三种情况。
  (1)斑点少,直径小于1毫米,这种斑点缺陷主要是由氧化铝粉中铁杂质和各种辅料中铁含量超过0.3%引起的。
  (2)斑点多,直径小于2mm,这可能是由球磨机中的砖块掉落或球磨和喷涂过程中浆料的除铁引起的。
  (3)斑点出现在顶层,且较大,这通常是由窑炉预热风道带入的铁锈或耐火砖落入产品表面引起的。
  综上所述,应使用纯氧化铝粉末和其他辅助材料来减少或消除斑点缺陷。出浆、喷粉、出料时,要多次除铁,并及时清理除铁器;定期清洗窑炉风道。
  2、发泡
  气泡缺陷一般发生在轧制成型工艺生产的高铝陶瓷球中,由于成品球坯在滚轧成型过程中通过多个半成品球之间的碰撞长大并完成致密化过程,因此需要抛光10 ~ 120 min后最终完成滚轧,以调整半成品球坯的球形度和表面光洁度。烧成过程中,由于球坯表面温度较高,首先烧结形成致密的表层,阻碍内部水分的蒸发和排出,导致成品瓷球表面起泡。基于上述原则,为了消除起泡缺陷:
  (1)轧制高铝瓷球体的过程中,要考虑半成品的密度和平整度,尽量减少出锅前的抛光时间。
  (2)降低配方中低温熔剂和高温挥发性物质的含量。
  (3)烧制前将半成品的水分烘干,使其不能超过0.3%。
  3、粘合剂损坏
  瓷球的粘结缺陷很常见。高铝陶瓷球高温烧制(温度将高达1520),为了保证烧制产品的性能,往往需要在高温下保温2 ~ 10h,一旦高温下液相较多,瓷球之间以及瓷球与碳化硅碳化硼板之间就会产生粘连。为解决这一问题,处理方法如下:
  (1)通过铺刚玉砂、放置刚玉底板,实现瓷球之间、瓷球与碳化硅硼板之间、瓷球与立柱之间的隔离;
  (2)在兼顾产量的同时,降低每层瓷球的装窑高度;
  (3)设计固相烧结配方,减少瓷球中的玻璃相,在烧结温度范围下限烧结,适当延长保温时间。以上措施能很好地解决粘结缺陷,提高产品合格率。
  4、风晶
  风晶缺陷是指高铝瓷球在窑炉冷却带发生风晶爆裂,这主要是因为产品在高温烧成条件下已经致密化,高铝含量的烧结瓷球孔隙率小,但冷却到570和790时,应时相变产生较大的体积变化,导致产品爆裂,因此,一旦发生风晶爆裂,如果是辊道窑或隧道窑,就要及时降低进窑车的速度,减少冷却带的进风量,调整产品的装窑高度,避免冷风直接吹到热产品上;对于梭式窑,只需减少冷却空气的进气量。
  你可以。风晶开裂多见于轧制成型的大尺寸陶瓷球(一般 20mm以上),在半等静压或等静压成型的高铝陶瓷球中很少发生。这是因为难以释放轧制瓷球中应时相变引起的应力。因此,在滚塑制备高铝陶瓷球的成分配方设计中,应尽可能减少游离二氧化硅的可能性,最好在配方设计中促进一定量莫来石或尖晶石的形成,防止风成晶体缺陷的发生。
  5、开裂
  开裂是一种难以在出窑产品中直接发现和检测的缺陷,是高铝瓷球预磨后表面的环形裂纹。这个裂缝位于球冠下方约5毫米处,因此得名。如果出现严重缺陷,瓷球周围会出现一次宽度为0.5 mm的裂纹。含有这种缺陷的瓷球在使用过程中会发生严重的质量事故,如断球、裂球等。根据我们的经验,这种裂纹在半成品球坯中已经存在,主要出现在全自动半等静压成型的陶瓷球中。主要原因是粉末空鼓度高、流动性差,导致成型过程中产生的大量高压封闭气体无法顺利及时排除,从而在烧成排气过程中留下呈碎片状分布的裂纹区域。高铝瓷球外表面层预磨后,腰部裂纹显露。如果出现腰裂,需要在前期及时调整原料的制备工艺,增加粉体的流动性,延长压机的卸压保压时间。半成品用煤油浸泡筛选(半成品只有砸开才能看到);半成品球石出现异常,需要更换橡胶模具。在烧制过程中,在1000 ~ 1300的温度范围内延长产品的加热时间。以上措施可以彻底解决高铝瓷球开裂的问题。
  6、生烧
  烧成缺陷是指由于烧结致密化不充分,导致高铝陶瓷球的理化性能不达标的情况。一般可以通过检测瓷球的吸水率、比重等指标来判断。高铝瓷球烧绿,除了简单停电停气外,技术分析的直接原因可能包括:配料错误、浆料粒度粗、球磨时间不足、成型压力和窑温波动等。当以上工艺控制点全部确认无误后,需要考虑更换氧化铝粉和配方。
  7、大磨损
  大磨损缺陷是指在高铝瓷球正常生产情况下,部分产品磨损突然增大,超出正常波动范围,不能判定为合格产品。磨损作为研磨介质的重要指标,直接影响高铝陶瓷球的质量。磨损大的主要原因是:
  (1)原料性能指标急剧下降,杂质多;
  (2)烧成高铝瓷球;
  (3)高铝陶瓷球内部晶粒生长异常,过烧产生大量气孔;
  (4)配方体系不稳定,烧成温度窄。鉴于磨损突然增加,应选择稳定的原材料供应商,以便每批都必须进行检查。如果原材料不合格,尽量不要使用。烧结高铝瓷球应进行再燃。降低窑的最高烧成温度,延长保温时间,避免因过烧造成颗粒异常生长;同时保证了高铝瓷球内部烧制均匀性;重新选择烧成温度较宽的配方体系,加入少量MgO,在晶界形成镁铝尖晶石,抑制晶粒异常长大。
  8、成型压力问题。
  轧后的产品很少出现钉印缺陷,这是由于轧制过程的冲击破坏了原有的粉末结构。在高铝陶瓷球的半等静压和等静压过程中,原料粉末内部结构不能被目前的设计压力完全粉碎,使得半成品不够致密,导致烧成产品出现钉纹。通过对国内外高铝瓷球产品的比较,发现成型压力越高,钉印越少,等静压成型的产品比半等静压成型的产品钉印越少。
  9、烧制问题
  排除窑炉设计问题,烧成温度、保温时间和加热曲线直接决定了甲印,自由水和结晶水的挥发、收缩、相变、重结晶等过程复杂,在高铝陶瓷球的烧制过程中,因此,在1000 ~ 1350范围内,快速烧成收缩过程中,应延长保温时间,烧成区温差不超过5,尽可能避免烧成不一致。
  10、结论
  通过以上对氧化铝陶瓷球常见质量缺陷的分析和总结,不难发现,控制和消除这些缺陷需要以下几个方面,采用优化的原料和配方体系,增加其稳定性和实用性;严格控制和调整研磨工艺,制备流动性好、球形度高的固体颗粒粉末;根据产品的使用要求,通过合适的成型工艺制备相应的高铝瓷球坯,不同成型工艺造成的球坯烧成缺陷类型不同,消除缺陷的措施也不同。合理的烧制工艺尤为重要,它在很大程度上直接决定了产品的最终性能。如果上述措施有效,将大大提高氧化铝陶瓷球的产品合格率和整体性能。
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