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先进陶瓷粉体为什么需要造粒?有哪些方法?


来源:中国粉体网   平安

[导读]  造粒就是通过在较细的粉体中加入一定量的塑化剂,制成粒度较大、具有一定假颗粒度级配并且流动性好的球体。这个球体叫做团粒,它的质量能够十分显著地影响后续的成型和烧结。而团粒的质量可以通过它的堆积密度和球形来表征。

中国粉体网讯 对于先进陶瓷的粉体,一般是希望越细越好,因为这样比较利于提高粉体的表面活性,能够提高烧结性能,降低烧结温度。然而对于后续的成型而言,尤其是干压成型,细小粉体的流动性较差,不能够很好地填充模具,从而影响成型后坯体的致密度,进而会导致最终的烧结体致密度不高。所以对细小粉体进行造粒就显得相当重要。

造粒就是通过在较细的粉体中加入一定量的塑化剂,制成粒度较大、具有一定假颗粒度级配并且流动性好的球体。这个球体叫做团粒,它的质量能够十分显著地影响后续的成型和烧结。而团粒的质量可以通过它的堆积密度和球形来表征。

常用的造粒方法有以下几种:

1、一般造粒法

此种方法是直接在粉料中加入塑化剂,经过混合、过筛得到团粒。一般造粒法的优点是便于操作,但是问题在于团粒的质量较差,球体大小不一,球形不好。

2、加压造粒法

(1)干压造粒

干压造粒是指将粉料通过模具成型,然后破碎、球化的过程。干压造粒的具体步骤为:预压输送→滚压成型→破碎造粒。干压造粒具有造粒效率高、生产成本低等优点。特别地,与一些造粒方法,如喷雾造粒相比,干压造粒所需粘结剂含量非常低,这样可以减少因为粘结剂导致的烧结密度低,气孔多的问题。

(2)冷等静压造粒

冷等静压造粒与干压造粒方法类似,同样是将粉体置于一定压力下成型,再破碎球化的造粒方法。区别在于陶瓷粉体放入特定模具后,再置于冷等静压设备中。冷等静压利用了液体介质不可压缩的特点和均匀传递压力的特点,可实现从各个方向对试样进行均匀加压,确保粉体各个方向所受到的压强均匀且大小不变。粉体经过冷等静压工艺压制成坯体,再通过破碎机破碎,过筛,完成造粒过程。

加压造粒的优点是形成的团粒体积密度大,有利于提高坯体致密度;添加的塑化剂等有机物含量少,后期处理简单;设备和工艺简单;加压造粒的缺点是由于经过破碎机破碎,团粒的形状难以控制,一般很难为理想的球形,且存在噪音和粉尘的问题,对操作人员的健康和生产线环境存在不利影响。

3、喷雾造粒法

喷雾造粒法是把坯料和塑化剂混合后配置成固相含量一定的浆料,然后用喷雾器将浆料喷入造粒塔进行雾化,就能够得到流动性较好的球状颗粒。这种方法的产量大,适合工业化生产。

生产中通过喷雾造粒可以避免浆料中的各组份再团聚或沉降,从而使料浆保持均匀;同时料浆均匀雾化,可以得到粒度分布均匀且流动性好的球状颗粒。这样的颗粒具有极佳的成型和烧结性能,有助于最终得到高致密度、高抗弯强度的烧结体。


然而,喷雾造粒颗粒形貌不易控制,易出现空心、表面凹坑等缺陷。此外喷雾造粒所得的粉料通常需要进行有机物的烧除,确保有机物排除彻底以免影响氮化硅陶瓷的烧结性能,因此制定合理的排胶制度,并精确控制排胶过程十分重要。

4、冻结干燥法

此方法是把金属盐溶液喷雾到有机液体里面,便可马上冻结。再把冻结物放在低温低压的环境下使其升华,脱水后热分解,最终得到所需粉料。通过此方法得到的颗粒组成均匀,具有良好的成型和烧结性能。但此法不适宜工业中的批量生产,多用于实验室造粒。

参考来源:

梁玥.氧化锆粉体的表面改性处理

王腾飞等.氮化硅陶瓷粉料造粒的研究进展

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