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常见氮化硅陶瓷粉料造粒工艺

发布时间:2018-08-02 | 浏览次数:122

在工程陶瓷的制备中,一般需要对原料粉体进行处理,即通过“造粒”,使原料粉体的具有理想形状、大小以及合理粒径分布的粉料。氮化硅陶瓷的制备过程中有两个关键因素:

a、为了保证氮化硅坯体的烧结活性,氮化硅粉体原料d50一般小于1微米,但过细粉体流动性较差,影响陶瓷烧结产品的致密度及均匀性。

b、纯氮化硅难以烧结致密,通常需要添加烧结助剂,常用的氮化硅烧结助剂有氧化镁、 氧化铝、氧化钇等,需根据不同的应用需求选用。如何使烧结助剂均匀分散在氮化硅粉体中也是陶瓷制备工艺中需要解决的重要问题。

如上以上两个关键问题,都需要通过原料粉体的造粒处理得以解决。下文将为大家简单介绍一下常见的氮化硅陶瓷粉料的造粒工艺。

一、干压造粒

指将粉料通过模具成型,然后破碎、球化的过程。干压造粒工艺步骤为: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。

二、冷等静压造粒

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。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,区别在于干压成型放入特定模具后,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。

三、喷雾造粒

喷雾造粒是指将混合好的料浆直接喷雾到热空气中,快速干燥并得到形状规则的球状粉粒的造粒方法。

喷雾造粒具有干燥时间短,浆料雾化均匀,所得的粉料为球形度好,粒度分布均匀,流动性好等优点,目前已逐渐成为陶瓷粉料造粒的主要方法。对于氮化硅陶瓷粉体而言,喷雾干燥的造粒方式可以大大提高各组分在料浆中的均匀性。

四、总结

普通干压造粒和冷等静压造粒都属于加压造粒。加压造粒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;但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。

喷雾造粒可实现连续自动化生产,可以提高生产效率,减少粉尘污染。应用喷雾造粒工艺颗粒形状规则,有利于提高素坯的密度及均匀性,进而改善生坯烧结性能。

但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。


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