¿Cuál es el proceso de producción de cerámicas de alúmina resistentes al desgaste?
1. Preparación del polvo
El polvo de óxido de aluminio en la fábrica se prepara en materiales en polvo de acuerdo con los diferentes requisitos del producto y los diferentes procesos de moldeo. El tamaño de partícula del polvo es inferior a 1 μm de micra, si se fabrican productos cerámicos de alúmina de alta pureza, además de la pureza de la alúmina en 99,99%, pero también es necesario realizar una molienda ultrafina y hacer que la distribución del tamaño de las partículas sea uniforme. Cuando la placa resistente al desgaste se extruye o se moldea por inyección, es necesario introducir el aglutinante y el plastificante en el polvo, generalmente termoplástico o resina con una proporción en peso del 10-30%, y el aglutinante orgánico debe mezclarse uniformemente con el polvo de alúmina a 150-200 grado para facilitar la operación de moldeo.
El material en polvo formado mediante el proceso de prensado en caliente no necesita añadir aglutinante. Si se utiliza moldeo por prensado en seco semiautomático o automático, el polvo tiene requisitos de proceso especiales y es necesario utilizar el método de granulación por pulverización para tratar el polvo y hacerlo parecer esférico, a fin de mejorar la fluidez del polvo y facilitar la Llenado automático de la pared del molde en la moldura. Además, para reducir la fricción entre el polvo y la pared del molde, es necesario agregar del 1 al 2% del lubricante, como ácido esteárico y aglutinante PVA. Para el moldeo por prensado en seco, se requiere una granulación por pulverización de polvo, en la que se introduce alcohol polivinílico como aglutinante.
2. Método de moldeo
Los métodos de formación de productos cerámicos de alúmina incluyen prensado en seco, lechada, extrusión, prensado isostático en frío, inyección, fundición, prensado en caliente y prensado isostático en caliente. En los últimos años, en el país y en el extranjero se han desarrollado tecnologías de moldeo por filtro, moldeo por inyección de solidificación directa, moldeo por inyección de gel, moldeo por inyección centrífuga y moldeo sin sólidos. Diferentes formas y tamaños de productos, formas complejas y productos de precisión requieren diferentes métodos de moldeo. Introducción a su formación común:
◆ Método de moldeo con lechada: el moldeo con lechada es el método de moldeo más antiguo utilizado para las cerámicas de alúmina. Debido al uso de moldes de yeso, el costo es bajo y es fácil formar piezas de gran tamaño y formas complejas. La clave del moldeo con lechada es la preparación de una lechada de alúmina. Por lo general, se utiliza agua como medio fundente y luego se agregan el agente desgomado y el aglutinante; después de la molienda completa, se descarga el gas y luego se vierte el molde de yeso al revés. Debido a la absorción de agua por los capilares del molde de yeso, la suspensión se solidifica en el molde. Cuando la placa resistente al desgaste es una lechada hueca, el exceso de lechada debe verterse cuando la lechada adsorbida en la pared del molde alcance el espesor requerido. Para reducir la contracción del cuerpo, se debe utilizar una suspensión de alta concentración en la medida de lo posible.
◆ Moldeo por prensado en seco: la tecnología de moldeo por prensado en seco de cerámica de alúmina se limita a una forma simple y un espesor de pared interior de más de 1 mm, la relación longitud-diámetro no es superior a 4:1. Los métodos de moldeo son uniaxiales o bidireccionales. La prensa tiene dos tipos: hidráulica y mecánica, que pueden ser semiautomáticas o automáticas. La presión máxima de la prensa es de 200Mpa. La producción puede alcanzar entre 15 y 50 piezas por minuto. Debido a la presión de carrera uniforme de la prensa hidráulica, la altura de las piezas de presión es diferente cuando el llenado de polvo es diferente. El tamaño de la presión aplicada por la prensa mecánica varía debido a la cantidad de relleno de polvo, lo que es fácil de provocar una diferencia en la contracción del tamaño después de la sinterización y afectar la calidad del producto.
Por lo tanto, la distribución uniforme de las partículas de polvo en el proceso de prensado en seco es muy importante para el llenado de moldes. El hecho de que la cantidad de llenado sea exacta o no tiene una gran influencia en el control de la precisión dimensional de las piezas fabricadas de cerámica de alúmina. Las partículas de polvo con más de 60 μm, entre 60 ~ 200 mesh pueden obtener el máximo efecto de flujo libre, para lograr el mejor efecto de moldeo a presión.
También se deben agregar aditivos orgánicos a la suspensión de cerámica de alúmina para formar una doble capa eléctrica en la superficie de las partículas de la suspensión de manera que la suspensión quede suspendida de manera estable sin sedimentarse. Además, se añaden aglutinantes tales como alcohol vinílico, metilcelulosa, alginato amina y dispersantes tales como poliacrilamida y goma arábiga para hacer que la suspensión sea adecuada para la operación de moldeo con lechada.
3. Tecnología de disparo
El método técnico de densificar el cuerpo cerámico granular y formar un material sólido se llama sinterización. El método de sinterización consiste en eliminar el vacío entre las partículas en el cuerpo del tocho, eliminar una pequeña cantidad de gas y materia orgánica impureza y hacer que las partículas crezcan y se combinen entre sí para formar nuevas sustancias.
El dispositivo de calentamiento utilizado para la cocción es el horno eléctrico más utilizado. Además de la sinterización a presión atmosférica, es decir, la sinterización sin presión, existen la sinterización a presión en caliente y la sinterización a presión isostática en caliente. Aunque la sinterización continua por prensado en caliente aumenta la producción, los costos de equipo y molde son demasiado altos y la longitud del producto está limitada debido al calentamiento axial. La sinterización por prensado isostático en caliente utiliza gas a alta temperatura y alta presión como medio de transferencia de presión, tiene la ventaja de un calentamiento uniforme en todas las direcciones y es adecuada para la sinterización de productos de formas complejas. Debido a la estructura uniforme, las propiedades del material son entre un 30 y un 50% más altas que las de la sinterización por prensado en frío. Es entre un 10 y un 15% más alto que la sinterización general por prensado en caliente.
Por lo tanto, en la actualidad, algunos productos cerámicos de alúmina de alto valor agregado o piezas especiales necesarias para la defensa nacional, como cojinetes cerámicos, espejos, combustible nuclear y cañones de armas y otros productos, el campo utiliza el método de sinterización por prensado isostático en caliente.
Además, existen el método de sinterización por microondas, el método de sinterización por plasma de arco y la tecnología de sinterización autopropagante.
4, procesos de acabado y embalaje.
Algunos materiales necesitan un acabado después de la sinterización. Los productos que pueden usarse como huesos artificiales requieren un acabado superficial alto, como un espejo, para aumentar la lubricidad. Debido a la alta dureza de los materiales cerámicos de alúmina, las placas resistentes al desgaste deben terminarse con materiales de ladrillo más duros para pulir y pulir. Como SiC, B4C o diamante.
Por lo general, se utiliza desde el pulido abrasivo grueso hasta el fino, paso a paso, hasta el pulido final de la superficie. Generalmente se puede utilizar polvo de Al2O3 de <1 μm de micrones o pasta de diamante para esmerilar y pulir. Además, también se pueden utilizar métodos de pulido y pulido con procesamiento láser y procesamiento ultrasónico. Algunas piezas de cerámica de alúmina deben empaquetarse con otros materiales.
