Le polveri ceramiche sono le "celle" fondamentali nella R&S e nella produzione di materiali ceramici. Il processo di preparazione delle polveri ceramiche influisce direttamente sulle prestazioni e sulla qualità dei prodotti ceramici finali. Le tecnologie avanzate consentono la sintesi di polveri ceramiche su scala nanometrica. Anche le materie prime tradizionali vengono lavorate con maggiore precisione. Queste innovazioni continuano a evolversi.
Stanno spingendo l'industria della ceramica verso nuovi traguardi.
Processo tradizionale di preparazione della polvere
Il metodo di riduzione meccanica delle dimensioni è ampiamente utilizzato nell'industria ceramica. La frantumazione delle materie prime ceramiche migliora la qualità dei corpi formati. Aumenta la densità e aiuta le proprietà fisiche e chimico reazioni durante la sinterizzazione. Aiuta anche ad abbassare la temperatura di cottura.
Frantoio a mascelle
I frantoi a mascelle sono comunemente usati per la frantumazione grossolana nella produzione di ceramica. Sono principalmente per la pre-elaborazione di grossi pezzi. La struttura è semplice e il funzionamento è facile. Offrono un'elevata efficienza di produzione. Tuttavia, il rapporto di frantumazione è piccolo, circa 4. La dimensione dell'alimentazione è solitamente grande, quindi la produzione è grossolana. dimensione delle particelle Anche la gamma di regolazione è limitata.
Frantoio a rulli
I frantoi a rulli hanno un'elevata efficienza di frantumazione e un rapporto elevato (oltre 60). Producono particelle fini, che spesso raggiungono i 44 μm. Tuttavia, la macinazione ad alta velocità di materiali duri causa una forte usura. Ciò introduce più ferro nella polvere. Influisce sulla purezza della materia prima, richiedendo la rimozione del ferro in un secondo momento. Grazie al loro design, la distribuzione delle dimensioni delle particelle è stretta. Sono adatti solo per materiali che necessitano di intervalli di dimensioni specifici.
Rullo ruota
I mulini a tazze sono comunemente utilizzati nella produzione di ceramica per frantumare e miscelare i materiali.
Le materie prime vengono macinate tra la padella e i rulli. La macinazione avviene per scorrimento e per il peso del rullo. Rulli più pesanti e grandi forniscono una forza di frantumazione maggiore. Rulli e padelle in pietra aiutano a prevenire la contaminazione da ferro. I mulini a padella hanno un elevato rapporto di frantumazione, circa 10. I materiali lavorati hanno un intervallo di dimensioni delle particelle definito. I requisiti di particelle più fini riducono la capacità di produzione. Nei mulini a padella può essere utilizzata anche la macinazione a umido.
Mulino a sfere
Mulini a sfere sono ampiamente utilizzati nell'industria per la macinazione fine e la miscelazione. Per garantire la purezza, vengono utilizzati rivestimenti in ceramica o polimeri. Varie sfere in ceramica servono come mezzi di macinazione. Nella macinazione a umido, il mezzo spacca le crepe sulle superfici dei materiali. La macinazione a umido intermittente è più efficiente della macinazione a secco. La macinazione a umido può produrre polveri fino a pochi micron. Mulino a sfere la velocità influisce sull'efficienza della macinazione. La velocità controlla il movimento della sfera all'interno del tamburo.
Troppo veloce: le palline si attaccano al muro e l'effetto frantumante si perde.
Troppo lento: le palline cadono rapidamente e la forza di schiacciamento è ridotta.
Velocità appropriata: le palline cadono da una certa altezza per massimizzare la forza d'impatto.
Ciò fornisce la massima efficienza di macinazione. La velocità critica dipende dal diametro del tamburo. Maggiore è il diametro, minore è la velocità critica.
Mulino a getto d'aria
Mulino a getto d'aria o aria polverizzatore a getto può ottenere polvere di 0,1~0,5 µm. Il principio di funzionamento è: l'aria compressa passa attraverso l'ugello per formare un flusso d'aria ad alta velocità nello spazio, in modo che le polveri si scontrino tra loro nel flusso d'aria ad alta velocità per raggiungere lo scopo di frantumazione. La polvere frantumata dal polverizzatore a flusso d'aria ha una distribuzione uniforme delle dimensioni delle particelle, un'elevata efficienza di frantumazione, può garantire la purezza e può essere frantumata in un gas protettivo.
Mulino a vibrazione
Mulino a vibrazione ha un'efficienza di frantumazione molto elevata. Mulino a vibrazione utilizza sfere di macinazione per creare vibrazioni ad alta frequenza nel mulino per frantumare le materie prime. Oltre all'intensa circolazione, le sfere di macinazione hanno anche un intenso movimento di auto-rotazione. Ha un grande effetto di macinazione sulle materie prime. La dimensione delle particelle di polvere può raggiungere 1 μm durante la macinazione a umido.
Preparazione della polvere ceramica con metodo in fase solida
Il metodo in fase solida utilizza varie reazioni solide tra sostanze solide per produrre polveri. Le reazioni solide comuni nella preparazione di materie prime in polvere ceramica includono reazioni chimiche, reazioni di decomposizione termica e reazioni di riduzione dell'ossido. Tuttavia, queste reazioni spesso si verificano simultaneamente nel processo effettivo. La polvere preparata con il metodo in fase solida non può essere utilizzata direttamente come materia prima e deve essere ulteriormente frantumata.
Reazione chimica:
- Titanato di bario: BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2
- Spinello: Al 2O3+MgO=MgAl 2O4
- Mullite: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2
Reazione di decomposizione termica:
Molte polveri di ossido ad alta purezza possono essere preparate riscaldando i solfati e i nitrati dei metalli corrispondenti e decomponendoli termicamente per ottenere polveri con eccellenti proprietà. Ad esempio, il solfato di alluminio e ammonio può essere riscaldato in aria per ottenere polvere di ossido di alluminio con eccellenti proprietà.
Reazione di riduzione dell'ossido:
Il carburo di silicio e il nitruro di silicio sono materiali ceramici ingegneristici avanzati molto importanti. Per la preparazione di polveri di materie prime di questi due materiali ceramici, il metodo di riduzione dell'ossido è spesso utilizzato nell'industria.
Carburo di silicio: SiO2+3C=SiC+2CO
Silicio: SiO2+2C=Si+2CO
Nitruro di silicio: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO
Preparazione della polvere ceramica con metodo in fase liquida
Le polveri ultrafini prodotte con il metodo in fase liquida sono state ampiamente utilizzate nella fabbricazione di materiali ceramici avanzati. Il vantaggio principale del metodo in fase liquida per la preparazione di polveri ceramiche è che può controllare meglio la composizione chimica della polvere, ottenere una polvere composita multicomponente ben miscelata a un livello più alto (ionico) e facilitare l'aggiunta di componenti in tracce.
Preparazione della polvere ceramica mediante metodo in fase gassosa
Le materie prime vengono riscaldate tramite arco elettrico o plasma fino a quando non vengono gassificate, quindi raffreddate rapidamente in condizioni di un ampio gradiente di temperatura tra la fonte di riscaldamento e l'ambiente per condensare in particelle di polvere. La dimensione delle particelle può raggiungere 5~100nm. È adatto per la preparazione di ossidi monofase, ossidi compositi, carburi e polveri metalliche.
Conclusione
Il processo di preparazione dei materiali in polvere ceramica continua a evolversi attraverso continui progressi tecnologici. Dai metodi tradizionali radicati nell'esperienza all'adozione di tecnologie all'avanguardia, il progresso è stato costante. Questi sviluppi non solo migliorano la qualità della polvere, ma ampliano anche l'ambito di applicazione dei materiali ceramici. Portano nuova vitalità allo sviluppo sostenibile dell'industria ceramica. Guardando al futuro, man mano che la scienza dei materiali e la tecnologia di lavorazione si integrano profondamente, si prevede che la preparazione delle polveri ceramiche raggiungerà maggiori progressi. Ciò condurrà l'industria ceramica verso un futuro ancora più luminoso.
Polvere epica
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