Keramikpulver sind die grundlegenden „Zellen“ in der Forschung, Entwicklung und Produktion keramischer Materialien. Der Herstellungsprozess von Keramikpulvern beeinflusst direkt die Leistung und Qualität der fertigen Keramikprodukte. Fortschrittliche Technologien ermöglichen die Synthese von Keramikpulvern im Nanomaßstab. Traditionelle Rohstoffe werden zudem präziser verarbeitet. Diese Innovationen entwickeln sich ständig weiter.
Sie verhelfen der Keramikindustrie zu neuen Höhen.
Traditioneller Pulveraufbereitungsprozess
Die Methode der mechanischen Zerkleinerung ist in der Keramikindustrie weit verbreitet. Das Zerkleinern keramischer Rohstoffe verbessert die Qualität der Formkörper. Es erhöht die Dichte und unterstützt die physikalische und chemisch Reaktionen während des Sinterns. Es trägt auch zur Senkung der Brenntemperatur bei.
Backenbrecher
Backenbrecher werden üblicherweise zur Grobzerkleinerung in der Keramikproduktion eingesetzt. Sie dienen hauptsächlich der Vorverarbeitung großer Brocken. Der Aufbau ist einfach, die Bedienung unkompliziert. Sie bieten eine hohe Ausbeute. Allerdings ist das Brechverhältnis gering (ca. 4). Da die Aufgabegröße meist groß ist, ist die Ausbeute grob. Die Partikelgröße Der Einstellbereich ist ebenfalls begrenzt.
Walzenbrecher
Walzenbrecher zeichnen sich durch eine hohe Zerkleinerungsleistung und ein hohes Verhältnis (über 60) aus. Sie erzeugen feine Partikel, die oft 44 μm erreichen. Das Hochgeschwindigkeitsmahlen harter Materialien verursacht jedoch starken Verschleiß. Dadurch gelangt mehr Eisen in das Pulver. Dies beeinträchtigt die Reinheit des Rohmaterials und erfordert eine spätere Eisenentfernung. Aufgrund ihrer Konstruktion ist die Partikelgrößenverteilung eng. Sie eignen sich nur für Materialien, die bestimmte Größenbereiche erfordern.
Radrolle
Kollergänge werden in der Keramikproduktion häufig zum Zerkleinern und Mischen von Materialien eingesetzt.
Rohstoffe werden zwischen Kollergang und Walzen gemahlen. Das Mahlen erfolgt durch Gleiten und das Gewicht der Walze. Schwerere und größere Walzen sorgen für eine höhere Zerkleinerungskraft. Steinwalzen und -kollergänge verhindern Eisenverunreinigungen. Kollergänge haben ein hohes Zerkleinerungsverhältnis von etwa 10. Die verarbeiteten Materialien weisen einen definierten Partikelgrößenbereich auf. Ein höherer Partikelbedarf verringert die Produktionskapazität. Nassmahlen kann auch in Kollergängen eingesetzt werden.
Kugelmühle
Kugelmühlen werden in der Industrie häufig zum Feinmahlen und Mischen eingesetzt. Zur Gewährleistung der Reinheit werden Keramik- oder Polymerauskleidungen verwendet. Als Mahlkörper dienen verschiedene Keramikkugeln. Beim Nassmahlen spaltet das Mahlmedium Risse in Materialoberflächen. Das intermittierende Nassmahlen ist effizienter als das Trockenmahlen. Durch Nassmahlen lassen sich Pulver bis zu einer Größe von wenigen Mikrometern herstellen. Kugelmühle Die Geschwindigkeit beeinflusst die Schleifleistung. Die Geschwindigkeit steuert die Bewegung der Kugel innerhalb der Trommel.
Zu schnell: Die Kugeln bleiben an der Wand kleben und der Schleifeffekt geht verloren.
Zu langsam: Die Bälle fallen schnell und die Quetschkraft ist gering.
Angemessene Geschwindigkeit: Die Bälle fallen aus einer Höhe, um die Aufprallkraft zu maximieren.
Dies führt zu höchster Mahlleistung. Die kritische Drehzahl hängt vom Trommeldurchmesser ab. Je größer der Durchmesser, desto niedriger die kritische Drehzahl.
Luftstrahlmühle
Luftstrahlmühle oder Luft Strahlpulverisierer Kann Pulver von 0,1 bis 0,5 µm erhalten. Das Funktionsprinzip ist: Druckluft strömt durch die Düse und erzeugt einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom im Raum. Dadurch kollidieren die Pulver im Hochgeschwindigkeitsluftstrom miteinander und zerkleinern. Das vom Luftstrompulverisierer zerkleinerte Pulver weist eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung, eine hohe Zerkleinerungseffizienz und Reinheit auf und kann unter Schutzgas zerkleinert werden.
Schwingmühle
Schwingmühle hat eine sehr hohe Zerkleinerungseffizienz. Schwingmühle Die Mahlkugeln erzeugen hochfrequente Vibrationen in der Mühle, um Rohstoffe zu zerkleinern. Neben der intensiven Zirkulation bewegen sich die Mahlkugeln auch intensiv in Eigenrotation. Dies hat eine hervorragende Mahlwirkung auf die Rohstoffe. Die Pulverpartikelgröße kann beim Nassmahlen 1 μm erreichen.
Herstellung von Keramikpulver durch Festphasenmethode
Das Festphasenverfahren nutzt verschiedene Feststoffreaktionen zwischen festen Substanzen zur Herstellung von Pulvern. Zu den üblichen Feststoffreaktionen bei der Herstellung von keramischen Pulverrohstoffen gehören chemische Reaktionen, thermische Zersetzungsreaktionen und Oxidreduktionsreaktionen. Diese Reaktionen laufen jedoch im eigentlichen Prozess oft gleichzeitig ab. Das im Festphasenverfahren hergestellte Pulver kann nicht direkt als Rohstoff verwendet werden und muss weiter zerkleinert werden.
Chemische Reaktion:
- Bariumtitanat: BaCO3+TiO 2=BaTiO 3+CO2
- Spinell: Al2O3+MgO=MgAl2O4
- Mullit: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2
Thermische Zersetzungsreaktion:
Viele hochreine Oxidpulver können durch Erhitzen der Sulfate und Nitrate der entsprechenden Metalle und anschließende thermische Zersetzung hergestellt werden, um Pulver mit hervorragenden Eigenschaften zu erhalten. Beispielsweise kann Aluminiumammoniumsulfat an der Luft erhitzt werden, um Aluminiumoxidpulver mit hervorragenden Eigenschaften zu erhalten.
Oxidreduktionsreaktion:
Siliziumkarbid und Siliziumnitrid sind sehr wichtige fortschrittliche technische Keramikmaterialien. Zur Herstellung von Rohstoffpulvern dieser beiden Keramikmaterialien wird in der Industrie häufig das Oxidreduktionsverfahren verwendet.
Siliziumkarbid: SiO2+3C=SiC+2CO
Silizium: SiO2+2C=Si+2CO
Siliziumnitrid: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO
Herstellung von Keramikpulver im Flüssigphasenverfahren
Ultrafeine Pulver, die im Flüssigphasenverfahren hergestellt werden, finden breite Anwendung bei der Herstellung hochentwickelter Keramikmaterialien. Der Hauptvorteil des Flüssigphasenverfahrens zur Herstellung von Keramikpulvern besteht darin, dass die chemische Zusammensetzung des Pulvers besser kontrolliert werden kann, ein gut gemischtes Mehrkomponenten-Verbundpulver mit höherem (ionischen) Gehalt entsteht und die Zugabe von Spurenelementen erleichtert wird.
Herstellung von Keramikpulver durch Gasphasenverfahren
Die Rohstoffe werden durch Lichtbogen oder Plasma erhitzt, bis sie vergasen. Anschließend werden sie unter einem großen Temperaturgradienten zwischen Heizquelle und Umgebung schnell abgekühlt, um zu Pulverpartikeln zu kondensieren. Die Partikelgröße kann 5 bis 100 nm erreichen. Es eignet sich zur Herstellung von einphasigen Oxiden, Mischoxiden, Carbiden und Metallpulvern.
Abschluss
Der Herstellungsprozess keramischer Pulvermaterialien entwickelt sich dank kontinuierlicher technologischer Fortschritte stetig weiter. Von traditionellen, auf Erfahrung basierenden Methoden bis hin zum Einsatz modernster Technologien ist ein stetiger Fortschritt zu verzeichnen. Diese Entwicklungen verbessern nicht nur die Pulverqualität, sondern erweitern auch den Anwendungsbereich keramischer Materialien. Sie verleihen der nachhaltigen Entwicklung der Keramikindustrie neuen Schwung. Mit Blick auf die Zukunft sind aufgrund der zunehmenden Integration von Materialwissenschaft und Verarbeitungstechnologie weitere Durchbrüche bei der Herstellung keramischer Pulver zu erwarten. Dies wird der Keramikindustrie eine noch vielversprechendere Zukunft bescheren.
Episches Pulver
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