Une « boule » pourrait influencer de manière significative le sort de l'application de l'alumine de haute-pureté.
L'alumine de haute-pureté, en raison de ses propriétés optiques, électriques, thermiques et mécaniques exceptionnelles, est devenue un matériau fondamental essentiel au développement des industries-de haute technologie modernes. De l'éclairage LED aux séparateurs de batteries au lithium, en passant par les plaquettes semi-conductrices et les composants optiques haut de gamme, les différents grades de pureté d'alumine de haute -pure jouent un rôle irremplaçable, imposant des exigences toujours plus élevées en matière de qualité de la poudre.
Lors de la préparation de poudre de nano-alumine de haute pureté, les équipements de broyage ultrafin humide tels que les broyeurs à boulets et les broyeurs à billes sont le choix préféré pour l'étape de broyage. Lors de l'utilisation de tels équipements de broyage ultrafin, le choix des supports de broyage est une question très importante, car il détermine le coût, l'efficacité et la qualité du produit final après broyage. Les supports de broyage courants comprennent les billes de verre, les billes de silicate de zirconium, les billes d'acier, les billes d'alumine, les billes de zircone, etc. Ceux-ci jouent un rôle important dans le processus de broyage humide et dans la réduction de la taille des particules de poudre. Cependant, il est important de noter que même les matériaux abrasifs présentant une excellente résistance à l’usure ne peuvent pas complètement éviter l’attrition et que les particules usées contamineront le matériau broyé. Par conséquent, les fabricants préfèrent généralement utiliser des abrasifs fabriqués à partir de matériaux identiques ou similaires.
01 Facteurs affectant les boules de broyage d'alumine
Les billes en céramique d'alumine sont des composants d'usure par friction, et leur taux d'usure est influencé à la fois par des facteurs internes et externes, les facteurs internes ayant un impact plus important.
La résistance à l'usure des céramiques d'alumine est étroitement liée aux propriétés mécaniques du matériau et aux effets synergiques de sa microstructure. Actuellement, la ténacité et la granulométrie des céramiques sont les facteurs les plus étudiés et les facteurs internes les plus étroitement associés à la résistance à l’usure. La dureté a un effet significatif sur la céramique. Étant donné que des tailles de grains plus petites conduisent généralement à une meilleure résistance à l'usure des céramiques, des céramiques résistantes à l'usure - sont développées vers des structures microcristallines.
Lors du broyage de poudre à l'aide d'un équipement de broyage, l'usure fragile du matériau de broyage affecte non seulement la durée de vie du matériau lui-même, mais entraîne également facilement des problèmes de contamination. Par conséquent, pour réduire l'impact du broyage sur la pureté de la poudre d'alumine, il est souvent nécessaire d'utiliser des billes de broyage en céramique d'alumine-résistantes à l'usure et de haute-billes de broyage en céramique d'alumine.
02 Sélection des matières premières
Pureté
Généralement, l'utilisation de poudre -Al₂O₃ de haute-pureté est une condition préalable cruciale à la préparation de billes de broyage d'alumine à haute-performance. Cela est principalement dû au fait que : Premièrement, l'utilisation de poudre -Al₂O₃ de haute -pureté peut réduire efficacement le risque de formation de pores après le frittage et éviter la possibilité que des impuretés inorganiques réagissent avec la poudre céramique à haute température ou restent dans la matrice pour former des microfissures. Cela garantit la densité des billes de broyage en alumine, leur donnant une efficacité de broyage et une résistance à l'usure plus élevées. Deuxièmement, l'utilisation de matières premières de haute -pureté signifie que même si les billes de broyage s'usent de manière significative, les particules détachées ne contamineront pas la poudre d'alumine de haute-pureté, maintenant ainsi sa pureté.
Taille des particules
Le mécanisme d'usure des billes de broyage implique principalement une déformation plastique et une fracture transgranulaire partielle, entraînant une légère usure. Si les grains sont grossiers, une fracture intergranulaire peut se produire, entraînant une usure importante. Plus la granulométrie est petite, meilleure est la résistance à l’usure de la céramique. Par conséquent, lors de la sélection de la granulométrie de la poudre brute, il est conseillé d'utiliser des matières premières -Al₂O₃ avec une granulométrie aussi petite que possible pour réduire la granulométrie de la céramique et améliorer la résistance à l'usure des billes de broyage. De plus, par rapport aux particules plus grosses, les particules plus petites ont une surface spécifique ou une énergie de surface plus grande, fournissant ainsi une plus grande force motrice pour le frittage, des températures de frittage plus basses et une densité frittée potentiellement plus élevée, ce qui améliore les propriétés mécaniques du matériau.
03 La technologie de moulage est également essentielle
Généralement, plus la sphéricité des billes de broyage est bonne, plus la répartition granulométrique du produit broyé est uniforme. Des billes de broyage plus petites entraînent davantage de points de contact entre les billes pendant le broyage, offrant ainsi plus de possibilités de broyage des matériaux et permettant un broyage plus fin. Actuellement, les technologies de moulage pour produire des supports de broyage sphériques en céramique, tant au niveau national qu'international, comprennent le moulage par gouttes (granulation sphérique), le pressage isostatique et les méthodes de laminage. La qualité des produits fabriqués par différentes méthodes de moulage varie.
Moulage par gouttes (granulation sphérique)
La méthode de moulage en gouttes, également connue sous le nom de méthode de gélification externe, est une méthode continue et efficace pour produire des microsphères céramiques de petit -diamètre. Sa particularité est que les gouttelettes formées à partir du coulis prennent forme par tension superficielle dans un milieu huileux. La sphéricité obtenue par cette méthode est meilleure que celle des méthodes de laminage traditionnelles. Les microbilles sont intérieurement uniformes et denses, ne nécessitant aucune pulvérisation de liant ni moule supplémentaire, et cette méthode est technologiquement supérieure aux méthodes de pressage et de laminage isostatiques pour la production de billes en céramique de petit -diamètre.
Pressage isostatique
Le pressage isostatique consiste à remplir de poudre un moule sphérique flexible, à sceller le moule et à le placer dans la chambre de travail d'une presse isostatique froide. Le moule est comprimé par un milieu liquide appliquant une pression uniforme dans toutes les directions. Après démoulage, un corps vert sphérique est obtenu. La haute pression isostatique et uniforme rend le compact vert sphérique uniformément dense, ce qui entraîne une résistance verte plus élevée. Cependant, les limitations dues aux moules conduisent à une faible efficacité de production, limitant l'application de la technologie de pressage isostatique dans la production de billes en céramique de petit -diamètre.
Processus de pressage isostatique (espace réservé au diagramme)
Méthode de roulement
La méthode de laminage est actuellement la technologie dominante pour la production en série de billes de broyage de petit -diamètre. Son principe s'apparente à « faire une boule de neige ». Le processus consiste à pulvériser un liant liquide pour humidifier les boules de noyau, puis à ajouter de la poudre sèche à l'extérieur des noyaux humidifiés, qui est ensuite compactée par action de roulement. Cette méthode est simple dans son principe et présente une efficacité de production élevée, ce qui en fait toujours la meilleure méthode pour mouler des billes en céramique à l'échelle millimétrique-. Actuellement, de nombreuses entreprises nationales ont réussi à contrôler et à optimiser de manière automatisée divers paramètres, notamment les dispositifs de pulvérisation et d'alimentation en poudre, permettant la production en série de billes en céramique de haute-qualité telles que l'alumine et la zircone.
04 Régime de frittage
Des températures de frittage excessivement élevées et des temps de maintien trop longs peuvent favoriser la croissance des cristaux d'Al₂O₃ et augmenter la quantité de phase liquide. Cela réduit non seulement la résistance, mais diminue également la résistance à l'usure. Cependant, si la température est trop basse, la densité frittée diminue et la résistance à l'usure des billes en céramique diminue également. Même si la teneur en Al₂O₃ est élevée, des températures de frittage inadaptées ne garantissent pas une bonne résistance à l'usure ; la clé dépend de la composition des phases et de la microstructure des billes en céramique. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer la température de frittage appropriée et de contrôler le temps de maintien approprié. Généralement, une technologie de cuisson rapide à basse-température peut être adoptée, ce qui offre des avantages importants en matière d'économie d'énergie-. Il aide également à inhiber la croissance des grains dans les billes en céramique d'alumine, ce qui est bénéfique pour améliorer la résistance et la ténacité du produit, améliorant ainsi leur résistance à l'usure.
Les aides au frittage influencent considérablement la cuisson rapide à basse-température. Les systèmes couramment utilisés incluent le système SiO₂-CaO-MgO, le système MnO₂-TiO₂-MgO et le système CuO-SiO₂. Ces systèmes peuvent réduire considérablement la température de frittage tout en affinant les grains, en stabilisant la structure et en améliorant les propriétés mécaniques du matériau.