I comuni difetti di qualità delle sfere di ceramica ad alto tenore di allumina si dividono in:
(a) difetti di qualità estetica come macchie, bolle, adesione e cristalli di vento;
(b) difetti di prestazione, tra cui crepe in vita, bruciature grezze, grandi usure e linee di chiodi.
Attraverso l'ispezione di sfere in ceramica ad alto tenore di allumina all'interno e all'estero, si è riscontrato che i difetti dei modelli di unghie esistono nei prodotti di grandi dimensioni di alta qualità. sfere in ceramica di allumina in varia misura, ed è difficile eliminarli completamente. Pertanto, questo articolo si concentra sulle cause e sulle contromisure dei difetti del modello di unghia. analisi.
Analisi delle cause e metodi di trattamento dei difetti di qualità più comuni
1. macchie
Poiché il corpo della sfera in ceramica ad alto tenore di allumina è bianco, le macchie saranno particolarmente evidenti e facili da individuare. In base al numero e alle dimensioni delle macchie, si distinguono approssimativamente le tre situazioni seguenti.
(1) I punti sono meno numerosi e il diametro è inferiore a 1 mm. Il difetto dei punti in questa situazione è causato principalmente dalle impurità di ferro nella polvere di allumina α e dal contenuto di ferro in vari materiali ausiliari superiore a 0,3%;
(2) Ci sono molti punti e il diametro è inferiore a 2 mm. Ciò può essere causato dalla caduta di mattoni dal mulino a sfere o dal fatto che il fango non ha rimosso il ferro durante la macinazione a sfere e il processo di spruzzatura.
(3) Sullo strato superiore compaiono macchie di dimensioni maggiori. Questo fenomeno è solitamente causato dalla ruggine o dalla caduta di mattoni refrattari sulla superficie del prodotto da parte del condotto di preriscaldamento del forno.
In sintesi, per ridurre o eliminare i difetti puntuali, è necessario che i allumina alfa polvere e altri materiali ausiliari; nel processo di scarico, spruzzatura e scarico, è necessario rimuovere il ferro più volte e pulire il dispositivo di rimozione del ferro in tempo; pulire regolarmente ogni condotto del forno.
2. vescica
I difetti di blistering compaiono generalmente nelle sfere di ceramica ad alto tenore di allumina prodotte con il processo di laminazione. Poiché la billetta di sfere finita si sviluppa attraverso la collisione tra molte sfere semilavorate durante la rullatura e completa il processo di densificazione, deve essere lucidata per 10-120 minuti prima del completamento della rullatura finale per regolare la sfericità della billetta di sfere semilavorate. E finitura superficiale. A causa dell'elevata temperatura superficiale della palla grezza durante la cottura, essa viene prima sinterizzata per formare uno strato superficiale denso, che ostacola l'evaporazione e lo scarico dell'umidità interna, con conseguente formazione di bolle sulla superficie della palla ceramica finita. Sulla base dei principi sopra esposti, al fine di eliminare i difetti di blistering:
(1) Nel processo di laminazione del corpo sferico in ceramica ad alto tenore di allumina, occorre considerare la densità e la levigatezza del semilavorato e ridurre al minimo il tempo di lucidatura prima della pentola.
(2) Ridurre il contenuto di flusso a bassa temperatura e di sostanze volatili ad alta temperatura nella formula.
(3) Asciugare l'umidità del semilavorato prima della cottura in modo che non superi 0,3%.
3. Appiccicosità
I difetti di adesione delle sfere di porcellana sono più comuni. Le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina utilizzano un processo di cottura ad alta temperatura (la temperatura può raggiungere i 1520°C). Per garantire le prestazioni del prodotto cotto, è spesso necessario effettuare una conservazione termica ad alta temperatura per 2-10 ore. Una volta che ci sono più fasi liquide ad alta temperatura, si verificheranno danni all'adesione tra la sfera di ceramica e la sfera di ceramica, e tra la sfera di ceramica e il pannello di carburo di silicio al boro. Per affrontare questo problema: (1) Tra la sfera di ceramica e la sfera di ceramica, la sfera di ceramica e la piastra di carburo di silicio-boron, la sfera di ceramica e la colonna, utilizzare sabbia di corindone, mettere la piastra di supporto di corindone, ecc. per isolare;
(2) Ridurre l'altezza del forno di ogni strato di sfere di ceramica tenendo conto della produzione;
(3) progettare una formula di sinterizzazione in fase solida per ridurre la comparsa della fase vetrosa nella sfera ceramica e cuocere al limite inferiore dell'intervallo di temperatura di cottura per prolungare adeguatamente il tempo di mantenimento. Le misure sopra descritte possono risolvere il difetto di incollaggio e migliorare il tasso di qualificazione del prodotto.
4. Cristallo del vento
Il difetto dei cristalli eolici si riferisce all'esplosione di cristalli eolici nella sfera di ceramica ad alto tenore di allumina nella zona di raffreddamento del forno. Questo fenomeno è dovuto principalmente al fatto che il prodotto ha raggiunto la densificazione in seguito alla cottura ad alta temperatura. La sfera di ceramica ad alto tenore di allumina sinterizzata ha una piccola porosità e, quando viene raffreddata a 570°C e 790°C, la trasformazione di fase del quarzo produce un volume maggiore. Questa trasformazione ha causato lo scoppio del prodotto [3]. Pertanto, in caso di esplosione di cristalli di vento, se si tratta di un forno a rulli o di un forno a tunnel, è necessario ridurre la velocità della macchina del forno in tempo utile, ridurre l'ingresso dell'aria nella zona di raffreddamento, regolare l'altezza del prodotto installato nel forno ed evitare che l'aria fredda soffi direttamente sul prodotto caldo; se si tratta di un forno Shuttle, è sufficiente ridurre l'ingresso dell'aria di raffreddamento.
È così. L'esplosione dei cristalli eolici si verifica più frequentemente nelle sfere di ceramica stampate in rotolo di grandi dimensioni (generalmente superiori a φ20 mm), mentre raramente si verifica nelle sfere di ceramica semi-isostatica o isostatica ad alto contenuto di allumina. Questo perché è difficile per le sfere di ceramica stampate in rotolo rilasciare lo stress causato dalla trasformazione di fase del quarzo. Pertanto, nella progettazione della formulazione della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina preparata con il metodo della formatura a rullo, è necessario ridurre al minimo la possibilità di SiO2 libero ed è meglio considerare la promozione della formazione di una certa quantità di mullite o spinello nella progettazione della formulazione. Per evitare l'insorgere di difetti del cristallo di vento.
5. fessura della vita
La cricca in vita è un difetto difficile da individuare e rilevare direttamente nel prodotto del forno. Si tratta di una crepa anulare sulla superficie della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina dopo la pre-macinazione. Le crepe si trovano per lo più a circa 5 mm sotto la corona sferica, da cui il nome. Quando il difetto è grave, si forma una crepa di 0,5 mm di larghezza intorno alla sfera di ceramica. Nelle sfere di ceramica con questo difetto si verificano gravi incidenti di qualità, come rotture e crepe. In base alla nostra esperienza, questo tipo di crepa esiste già nella billetta di sfere semilavorate e compare soprattutto nella sfera di ceramica pressata semi-isostaticamente in modo completamente automatico.
Il motivo principale è che la polvere ha un'ampia cavità e una scarsa fluidità, con il risultato di una grande quantità di gas ermetico ad alta pressione generato durante il processo di stampaggio, che non può essere rimosso agevolmente in tempo, per cui si formano frammenti di aree fessurate durante il processo di cottura e di scarico, e la pre-macinazione Dopo aver rimosso la superficie esterna della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina, è stata rivelata la fessura in vita.
Quando si verificano le crepe in vita, il processo preliminare di preparazione delle materie prime deve essere regolato in tempo per aumentare la fluidità della polvere e prolungare il tempo di scarico della pressione e di tenuta della pressa; utilizzare il cherosene per l'immersione e la vagliatura dei semilavorati (frantumare i semilavorati per vedere); nel caso delle pietre delle sfere semilavorate se la forma è anomala, lo stampo di gomma deve essere sostituito; prolungare il tempo di riscaldamento del prodotto nell'intervallo di temperatura da 1000 a 1300 ℃ durante la cottura. L'adozione delle misure sopra descritte può risolvere completamente il problema delle crepe in vita delle sfere di ceramica ad alto tenore di allumina.
6. Bruciatura
Il difetto di combustione si riferisce alla situazione in cui le proprietà fisiche e chimiche della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina non sono all'altezza degli standard a causa di una sinterizzazione e densificazione insufficienti. In genere, si può giudicare testando il tasso di assorbimento dell'acqua, il peso specifico e altri indicatori della sfera di ceramica.
Se le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina vengono bruciate, oltre alle semplici interruzioni di corrente, alle interruzioni di gas e ad altri fattori di produzione, le cause dirette dell'analisi tecnica possono includere: ingredienti errati, dimensione delle particelle di impasto grossolano, tempo di macinazione delle sfere insufficiente, pressione di stampaggio e fluttuazioni della temperatura del forno e così via. Quando tutti i punti di controllo del processo di cui sopra risultano privi di errori, è necessario prendere in considerazione la sostituzione dell'α polvere di allumina e formula
7.Grande perdita di usura
Il difetto di abrasione di grandi dimensioni si riferisce all'abrasione di alcuni prodotti che diventa improvvisamente più grande nell'ambito della normale produzione di sfere ceramiche ad alto tenore di allumina, che supera il normale intervallo di fluttuazione e non può essere giudicata come prodotto qualificato. Essendo un indicatore importante dei mezzi di macinazione, l'abrasione influisce direttamente sulla qualità delle sfere in ceramica ad alto tenore di allumina. Le ragioni principali di una forte abrasione sono:
(1) L'indice di prestazione della materia prima si riduce drasticamente e sono presenti molte impurità;
(2) Le sfere di ceramica ad alto tenore di alluminio vengono bruciate;
(3) I grani interni della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina crescono in modo anomalo e si generano molti pori durante la sovracombustione;
(4) Il sistema di formulazione è instabile e la temperatura di cottura è ridotta. In considerazione dell'improvviso aumento dell'usura, è necessario selezionare un fornitore di materie prime stabile e ispezionare ogni lotto. Se si incontrano materie prime non qualificate, devono essere utilizzate il meno possibile; le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina che appaiono grezze devono essere sottoposte a una nuova cottura; ridurre la temperatura massima di cottura del forno, prolungare il tempo di mantenimento ed evitare la crescita anomala dei grani di cristallo a causa della sovracottura; allo stesso tempo, garantire l'uniformità della cottura interna della palla di ceramica ad alto tenore di allumina; riselezionare il sistema di formulazione con una temperatura di cottura più ampia e aggiungere una piccola quantità di MgO , La formazione di spinello di magnesio-alluminio al confine del grano inibisce la crescita anomala dei grani di cristallo.
8. Modello di unghia
I difetti delle unghie sono comuni nei prodotti a sfera in ceramica ad alto tenore di allumina, sia in patria che all'estero, e più grandi sono le dimensioni del prodotto, più numerose sono le unghie. Le unghie non possono essere rilevate nei prodotti semilavorati. Possono essere riscontrati solo dopo la prelucidatura della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina. Le crepe curve e intermittenti distribuite sulla superficie del prodotto diventeranno sempre più profonde con l'aumentare del tempo di macinazione. Le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina che presentano un'impronta a chiodo presentano problemi quali la caduta di scorie e un'ampia abrasione quando vengono utilizzate come mezzi di macinazione. La comparsa di unghie è legata all'intero sistema di processo tecnico per la produzione di sfere di ceramica ad alto tenore di allumina.
In sintesi, ci sono principalmente:
01. Problema di utilizzo delle materie prime
La sfera di ceramica ad alto tenore di allumina utilizza la polvere di allumina in fase α come materia prima principale,
Il tasso di conversione della polvere di allumina in fase α determina direttamente il numero di linee di chiodi nel prodotto. Se il tasso di conversione della fase α è inferiore a 92%, il prodotto contiene una grande quantità di polvere di allumina in fase γ che produrrà un cambiamento di fase di ritiro durante il processo di cottura del prodotto [4], con conseguente formazione di linee di chiodi.
02. Problemi con il processo di fresatura
La polvere della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina viene preparata mediante essiccazione a spruzzo sotto pressione con un impasto. La viscosità e l'umidità dell'impasto determinano la gradazione delle particelle, la sfericità, la densità di massa e la viscosità della polvere ottenuta. Se la maggior parte della polvere ha una sfericità insufficiente, una scarsa fluidità e una polvere vuota, nel semilavorato pressato appariranno pori chiusi. Nel processo di sinterizzazione della sfera di ceramica ad alto tenore di allumina, i pori saranno trasferiti insieme ai confini dei grani e alla fine si formerà un poro chiuso collegato. Il poro chiuso sarà presente nel processo di macinazione delle sfere, poiché la resistenza è inferiore all'ambiente circostante, con conseguente formazione di linee di unghie curve.
03. Il problema del raccoglitore
Le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina sono formate da polvere secca. Per migliorare il tasso di semilavorazione e la resistenza del semilavorato nel processo di pressatura semi-isostatica e isostatica, alla formula viene spesso aggiunta una grande quantità di legante. Durante il processo di sinterizzazione del prodotto, il legante genera una grande quantità di ceneri e gas ad alta pressione che non possono essere scaricati senza problemi all'interno del prodotto, causando la formazione di linee di chiodi.
La quantità di utilizzo o l'uso di additivi senza residui dopo la combustione.
04. Problema di pressione di stampaggio
I difetti della linea del chiodo si verificano raramente nei prodotti laminati, perché l'impatto del processo di laminazione distrugge la struttura originale della polvere. Quando le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina vengono formate mediante pressatura semi-isostatica e isostatica, l'attuale pressione di progettazione non è in grado di raggiungere la struttura interna di completa frantumazione della polvere grezza, rendendo il semilavorato non sufficientemente denso e provocando linee di chiodi all'interno del prodotto cotto. Confrontando i prodotti a base di sfere ceramiche ad alto tenore di allumina in patria e all'estero, è emerso che maggiore è la pressione di stampaggio, minore è il numero di linee di chiodi, e la pressione isostatica è migliore della pressione semi-isostatica.
Ci sono poche righe di unghie nel prodotto pressato.
05. Problema di bruciatura
La cottura è molto importante anche quando le sfere di ceramica ad alto tenore di allumina eliminano i difetti della linea del chiodo. Eliminare i problemi di progettazione del forno. La temperatura di cottura, il tempo di mantenimento e la curva di riscaldamento determinano direttamente il numero di linee di chiodatura. Nel processo di cottura delle sfere di ceramica ad alto tenore di allumina si verificano processi complicati come la volatilizzazione dell'acqua libera e dell'acqua cristallina, il ritiro, il cambiamento di fase e la ricristallizzazione [5]. Per questo motivo, nel processo di contrazione di cottura rapida nell'intervallo tra 1000 e 1350°C, il tempo di mantenimento dovrebbe essere prolungato e la differenza di temperatura della zona di cottura non dovrebbe superare i 5°C per evitare il più possibile incongruenze nella cottura.
Conclusione
Dall'analisi e dal riepilogo dei difetti di qualità più comuni delle sfere di ceramica ad alto tenore di allumina in patria e all'estero, si evince che il controllo e l'eliminazione di questi difetti devono partire principalmente dai seguenti aspetti. Utilizzare la materia prima e il sistema di formulazione ottimali per aumentarne la stabilità e la praticabilità; controllare e regolare rigorosamente il processo di macinazione per preparare una polvere granulata con una buona fluidità, un'elevata sfericità e una consistenza solida; in base ai requisiti del prodotto, utilizzare gli appositi sbozzi di sfere ceramiche ad alto tenore di allumina corrispondenti, preparati mediante il processo di formatura. I tipi di difetti di cottura delle sfere grezze causati dai diversi processi di formatura sono diversi e anche le misure per eliminare i difetti sono diverse; è particolarmente importante un processo di cottura ragionevole, che determina direttamente le prestazioni finali del prodotto. Se le contromisure di cui sopra sono efficaci, miglioreranno notevolmente il tasso di qualificazione del prodotto delle sfere in ceramica ad alto tenore di allumina e le prestazioni complessive del prodotto.
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