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    多功能、多種類、多優勢的氧化鋁陶瓷

    發布日期:2017年10月21日

    氧化鋁陶瓷按Al2O3含量不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種,有時Al2O3含量在80%或75%者也劃為普通氧化鋁陶瓷系列。其中,99氧化鋁瓷材料用于制作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片等;95、92氧化鋁瓷主要用作陶瓷研磨體等耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由于常摻入部分滑石,提高了電性能與機械強度,有的用作電真空裝置器件。   

    將入廠的氧化鋁粉按照不同的產品要求與不同成型工藝制備成粉體材料,粉體粒度在1μm以下,若制造高純氧化鋁陶瓷制品,除氧化鋁純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時,粉料中需引入粘結劑與可塑劑,一般為重量比在10%~30%的熱塑性塑膠或樹脂,有機粘結劑應與氧化鋁粉體在150℃~200℃溫度下均勻混合,以利于成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。若采用半自動或全自動干壓成型,對粉體有特別的工藝要求,需要采用噴霧造粒法對粉體進行處理,使其呈現圓球狀,以利于提高粉體流動性,便于成型中自動充填模壁。此外,為減少粉料與模壁的摩擦,還需添加1%~2%的潤滑劑,如硬脂酸及粘結劑PVA。   

    欲干壓成型時,需對粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為粘結劑。上海某研究所開發了一種水溶性石蠟用作Al2O3噴霧造粒的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒后的粉體必須具備流動性好、密度松散、流動角摩擦溫度小于30℃、顆粒級配比理想等條件,以獲得較大素坯密度。氧化鋁陶瓷干壓成型方法有單軸向或雙向,壓機有液壓式、機械式兩種,可呈半自動或全自動成型方式。壓機最大壓力為200MPa,產量每分鐘可達15~50件。   

    干壓過程中,粉體顆粒均勻分布對模具充填非常重要,充填量準確與否對制造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度控制影響很大。粉體顆粒以大于60μm、介于60~200目之間,可獲最大自由流動效果,取得最好壓力成型效果。   

    將顆粒狀陶瓷坯體致密化并形成固體材料的技術方法叫燒結。燒結即將坯體內顆粒間空洞排除,將少量氣體及雜質有機物排除,使顆粒之間相互生長結合,經過合理的熱工制度控制,形成以剛玉為主的微晶陶瓷結構。   

    微晶氧化鋁陶瓷研磨體具有如下特點,特別適合水泥球磨機應用技術的要求。   

    1.硬度大:經中科院上海硅酸鹽研究所測定,其洛氏硬度為HRA80~90,硬度僅次于金剛石,遠遠超過耐磨鋼和不銹鋼的耐磨性能。   

    2.耐磨性能極好:經中南大學粉末冶金研究所測定,其耐磨性相當于錳鋼的266倍、高鉻鑄鐵的171.5倍。根據客戶跟蹤調查,在同等水泥粉磨工況下,可至少延長研磨體使用壽命10倍以上。   

    3.重量輕:其密度為3.6~3.8g/cm3,僅為鋼鐵的一半,可大大減輕設備負荷。   

    4.主要技術指標如下:   

    氧化鋁陶瓷含量≥92%   

    密度≥3.6g/cm3   

    洛氏硬度≥80HRA   

    抗壓強度≥850MPa   

    斷裂韌性KΙC≥4.8MPa·m1/2   

    抗彎強度≥290MPa   

    導熱系數20W/m·K   

    熱膨脹系數7.2×10-6m/m·K   

    5.發展趨勢:氧化鋁陶瓷作為先進陶瓷中應用最廣的一種材料,伴隨著整個行業的發展呈現以下趨勢。   

    (1)技術裝備水平將快速提高:計算機技術和數字化控制技術的發展,促進了先進陶瓷材料工業的技術進步和快速發展。如自動控制連續燒結窯爐、大功率大容量研磨設備、高性能制粉造粒設備、等凈壓成型設備等先進的成套設備,有力地推動了行業整體水平的提高,同時,在生產效率、產品質量等方面也都有明顯改善。   

    (2)產品質量水平不斷提高:國內微晶氧化鋁陶瓷制品從無到有,產業規模從小到大,產品質量從低到較高,經歷了一個快速發展的歷程。   

    (3)產業規模將迅速擴大:微晶氧化鋁陶瓷制品作為其他行業或領域的基礎材料,受到其他行業發展水平的影響和限制。從氧化鋁陶瓷的應用情況看,其應用范圍越來越寬,用量越來越大,特別是在新型干法生產中的水泥粉磨系統和建筑陶瓷方面尤為顯著。

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