特種陶瓷原料到設備的選用

特種陶瓷原料到設備的選用

特陶原料及設備的選用1、主要設備一覽表制備陶瓷干粉 設備 數(shù)量（單位）型號/規(guī)格氣流磨?臺QLM-400噴霧十燥機?臺LPG-25冷靜壓成型成型 設備 數(shù)量（單位）型號/規(guī)格十壓成型壓力機?臺IR-520冷等靜壓成型機?臺LDJ100/320-300金屬模具一套「 50*50*50橡膠模具一套—無壓燒結設備數(shù)量（單位）型號/規(guī)格無壓燒結爐?臺HY承燒板若十――性能檢測設備數(shù)量（單位）型號/規(guī)格微機控制電子萬能試驗機?臺>維氏硬度計?臺50數(shù)顯2、設備的主要技術參數(shù)及說明2.1氣流磨（QLM-4002.1.1結構組成表2-2-1加料系統(tǒng)密圭寸料斗加料，料罐接口，料斗容積60升，手動閥充氮保護。V5密封振動給料器振動加料。DN雙蝶閥間斷加料，氣動控制。入口米用活動機械構件，可拆卸。用喉箍安裝透明鋼絲軟管與磨體相連。碳鋼結構磨室，直徑400mm上下兩層設計。五噴嘴設計，環(huán)形管道供氣。

研磨機錳鋼分級輪，密封環(huán)可更換。大分級輪設計，直徑 180mm利于改善粒度分布。分級輪水平安裝在磨室上方，由4.0kw電機驅(qū)動，富士變頻器控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速在500-5000轉(zhuǎn)之間自由可調(diào)，脈沖轉(zhuǎn)速傳感器測速。三只測重傳感器平置于磨機底部，相對測量物料凈重，范圍0-200kg。出料口安裝透明鋼絲管便于測重及觀察出料， 出料口可拆卸。分離系統(tǒng)特殊離心分離設計、帶支撐框架，分離效率〉99%DN15雙蝶閥密封設計，交替啟動出料。配備自動敲擊錘套。過濾器帶離心設計的氮氣過濾器，內(nèi)置1?5m長1卩m精度咼分子過濾兀件144根，保證通氣量大于20m/min。隨機帶套自動反吹清洗裝置，四只電磁閥交替啟動清洗不同區(qū)域，可實現(xiàn)自動、手動兩種操作方式。配置排氧安全閥一套，雙氣動蝶閥密封設計，交替啟動排粉。配氣盤配氣盤上安裝整個系統(tǒng)氣路分配元件，裝有 ?65三通閥。精密組合電磁閥，各種管路電磁閥、減壓閥。安裝系統(tǒng)氧含量自動控制及著火應急保護系統(tǒng)等?？刂乒裼|摸屏，歐姆龍可編程序控制器，富士交流變頻器，轉(zhuǎn)速顯示表，測重顯示儀，氧含量分析儀，加料控制器，整套設備按鈕、各種壓力表、報警器、開關及急停等。2.1.2技術參數(shù)表2-2-3型號QLM-400產(chǎn)量80-120kg/h粉末粒度3-5um之間連續(xù)可調(diào)耗氣量小于10nVh

系統(tǒng)內(nèi)部氧含量小于100ppm粉末收率大于99%耗電量136kw壓縮機參數(shù)排氣量40nVmin 壓力0?7mpa加料粒度小于0.05mm2.1.3特點氣流磨是通過無外部熱能供給的高能球磨過程制備納米粉體，該系統(tǒng)可靠性高、操作方便、一次出品率高［3,5］，產(chǎn)量指標已經(jīng)達到國際標準及日本標準,產(chǎn)品可以替代國外產(chǎn)品，得到業(yè)內(nèi)人士的肯定。還解決了傳統(tǒng)的球磨機效率低，粉磨后粉體粒徑分布范圍寬的缺點。2.2干壓成型機 （IR-520）2.2.1技術參數(shù)表2-2-1序號單位參數(shù)1工作壓力t302上沖最大行程mm1103裝料高度mm804下模最大直徑mm1155最大壓片直徑mm656產(chǎn)量20-357產(chǎn)品誤差mm土0?028電機功率kw49外觀尺寸mm2100X1050X10002.2.2結構組成干壓成型機手輪，動壓輪，定壓輪，擺線針輪，減速機，電動機等。適用于壓制陶瓷、磁性材料等材料。該機自動化程度高 ，具有在安全生產(chǎn)提高生產(chǎn)率的同時節(jié)省材料，省工、省時、一機多用的特點，是干壓陶瓷、磁性材料成型機械首選。該機精度高，壓片穩(wěn)定，性能好，成品率高。精銳機械廠生產(chǎn)的全自動陶瓷成形機采用PLC控制，各動作的時間通過文本輸入，并且全部可調(diào)可以自動脫模，自動清潔澆口，無需人工清理。標準化模架設計，自動對模，使裝換模具時間更短。223特點干壓成型機具有設計先進、結構合理、安裝調(diào)試容易、操作方便、工作范圍大、調(diào)節(jié)性能好、生產(chǎn)周期短、成本低、生產(chǎn)效率高、易于自動化，廢品率低等優(yōu)點，可滿足粉末成型時的不同要求。2.3冷等靜壓機(LDJ100/320-300I)2.3.1技術參數(shù)表2-3-1參數(shù)單位數(shù)值參數(shù)單位數(shù)值工作腔內(nèi)徑mm500工作電壓V220工作腔深度mm600冷卻水壓Mpa工作腔壓力Mpa300升壓時間min<3液壓壓力Mpa22有效尺寸mm①100x320整機功率KW25整機重量T28 2?3?2結構組成 冷等靜壓機主要由彈性模具、缸體(高壓容器)、框架、液壓系統(tǒng)等組成彈性模具。用橡膠或樹脂材料制成。物料顆粒大小和形狀對模具壽命有較大影響。模具設計是等靜壓成型的關鍵，因為坯體尺寸的精度和致密均勻性與模具關系密切。將物料裝入模具中時，其棱角處不易為物料所充填，可以采用振動裝料，或者邊振動，邊抽真空，效果更好。缸體。能承受高壓的容器。一般有兩種結構形式：一種是由兩層簡體熱裝而成，內(nèi)筒處于受壓狀態(tài)，外筒處于受拉狀態(tài)，這種結構形式只適用于中小型等靜壓成型設備；另一種是采用鋼絲預應力纏繞結構，用機械性能良好的高強度合金鋼作為芯簡體，然后用高強度鋼絲按預應力要求，纏繞在芯筒外面，形成一定厚度的鋼絲層，使芯筒承受很大的壓應力。即使在工作條件下，也不承受拉應力或很小的拉應力，這種容器具有很高的抗疲勞壽命，可以制造直徑較大的容器。容器的上塞和下塞都是活動的，加壓時，上下塞將力傳遞到機架上?？蚣?。有兩種結構形式：一種為疊板式結構，采用中強度鋼板疊合而成；另一種為纏繞式框架結構，由兩個半圓形梁及兩根立柱拼合后用高強度鋼絲預應力纏繞而成。這種結構受力合理，抗疲勞強度高，工作安全可靠。⑷液壓系統(tǒng)。由低壓泵、高壓泵和增壓器以及各式閥等組成。開始由流量較大的低壓泵供油，達到一定壓力后，再由高壓泵供油，如壓力再高，則由增壓器提高油的壓力。工作介質(zhì)可以是水或油。233特點冷等靜壓技術在250Mpa下成型得到的樣品，具有致密度高、密度分布均勻，各向同性好等特點⑹。冷等靜壓成型適于制備成型形狀簡單、尺寸大、細長比大、產(chǎn)量小的制品，可廣泛應用于各類硬質(zhì)合金、耐火材料、磁性材料、陶瓷、石墨、有色金屬及咼比重合金的粉末制品。2.4無壓燒結爐 （HY2.4.1技術參數(shù)表2-4-1最高使用溫度12uuC、16uuC、2uuuC、24uuC咼溫區(qū)容積u.uim3、u.U2m3、u.U3m3、u.U5m3、u.im3、u.i5m3、0.2m3爐內(nèi)工作氣氛氮氣或氬氣溫度均勻度＜土iu°c溫度測量］熱電偶測量或遠紅外線光學測溫，測溫范圍8uu~24uuC或u~24uuC測溫精度u.2~u?75%溫度控制程序控制和手動控制控溫精度土1C極限升溫速度2uur/分鐘（空爐，視高溫區(qū)容積和爐膛結構而定） 242結構組成 ⑴爐殼 爐殼由爐體和爐門構成，為雙層冷卻水套式結構。設備爐殼是按最大承受壓力范圍為-0?1~0?05MPa設計。爐殼為臥式，側(cè)開平移門，爐殼上有真空系統(tǒng)接口，測溫接口，水冷電極接口、充放氣接口及視孔接口等，均按高真空靜密封標準設計⑷；⑵加熱室 由不銹鋼外殼和保溫材料及加熱體組成，加熱室內(nèi)側(cè)開門與爐門連為一體，加熱器通過水冷電極與外界電源連接。加熱室中加熱元件沿圓周均勻排布，以確保均溫區(qū)的均溫性。加熱元件連接方式、支撐方式及加熱室的保溫方式，依使用溫度及氣氛的不同而特殊設計。大型熱壓爐的加熱室，可設計成可移出爐外，故加熱室大多設計成整體式結構。⑶測溫系統(tǒng)充氣系統(tǒng)真空系統(tǒng)壓機系統(tǒng)電控系統(tǒng)氣控系統(tǒng)水冷系統(tǒng)［10，11］。，243特點無壓燒結爐具有加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本，工作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能，加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高的優(yōu)點⑴。還可以制備形狀復雜的零件和大尺寸的碳化硅陶瓷部件，而且相對容易實現(xiàn)工業(yè)化因此，被認為是碳化硅陶瓷復合材料最有前途的燒結方法，與反應燒結方法相比無壓燒結碳化硅的純度較高， SiC的質(zhì)量分數(shù)〉97%耐腐蝕性大大優(yōu)于反應燒結碳化硅，產(chǎn)品更具有市場競爭力。2.5微機控制電子萬能試驗機2.5.1特點對sic燒結塊進行拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、90°剝離、剪切、粘合力、拔出力、延伸伸長率等檢測。2.5.2技術參數(shù)表2-5-1型號：疋匚W-W可測最大力：10KN20KN50KN100KN尢r值傳感器：國產(chǎn)/進口rS精康力傳輕器湮確辰辱級：CL5卿1級

示值的士0?5弱以內(nèi)測試速屢范圍：0.001-500mm/min/0.001*200mm/min傳動方式：步送電機/伺服電和驅(qū)動絲杠傳動控制系統(tǒng)：國產(chǎn)驅(qū)動器/進口驅(qū)動器，測諭請（不含夬具）：700mm術只附D*H）;600x360x1850mm（可選）電源、功率：AC220V±10%50Hz,（可選）重星：八］600KG/（可選）自程控2.6維氏硬度計2.6.1技術參數(shù)測量范圍 5-2900HV 試驗力9.807, 98.07,~~196.1、294.2、49?03、 、5、 20、30、50公490.3牛頓（1 10、試件允許最大高度180毫米壓頭中心至機壁距離125毫米光學測微計放大倍數(shù)50倍最小檢測單位」0?5微米電 源交流220伏，50/60赫茲外形尺寸580x260x730毫米重 量約90千克2?6?2￡特點無摩擦主軸，試驗力精度高；數(shù)字式壓痕自動測量系統(tǒng)；試驗過程自動化，無人為操作誤差；大型LCD液晶顯示屏，菜單操作，功能齊全（數(shù)據(jù)處理、硬度轉(zhuǎn)換等）；自動數(shù)字顯示，無人為讀數(shù)誤差；隨機打印機打印硬度測試結果；精度符合GB/T4340.2ISO6507-2和美國ASTME922.7噴霧干燥塔2.7.1噴霧干燥塔的結構組成如圖2-1所示。fluffT1?fluffT1?過濾器2?送風機3?加熱器（電、蒸汽、燃油、煤）4?料糟 5?供料泵6?霧化器7干燥塔8?—級收塵器（旋風分離器）9?二級收塵器（旋風分離器，袋濾器）10?引風機除11濕式除塵器（水塵器）2.7.2干燥塔工作原理空氣通過加熱器轉(zhuǎn)化為熱空氣，進入裝置在干燥室頂部的熱風分配器，然后均勻的進入干燥室，并呈螺旋狀轉(zhuǎn)動，同時將料液送至裝置在干燥室頂部的離心霧化器，使料液霧化成極小的霧化液滴，料液和熱空氣并流接觸，水份迅速蒸發(fā)，在極短的時間內(nèi)干燥為成品。成品經(jīng)干燥塔底部和旋風分離器排出，廢氣由風機抽出排空。3、物料的選擇3.1SiC粉末的合成SiC在地球上幾乎不存在，僅在隕石中有所發(fā)現(xiàn)，因此，工業(yè)上應用的 SiC粉末都為人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有：3.1.1Acheson法：這是工業(yè)上采用最多的合成方法，即用電將石英砂和焦炭的混合物加熱至2500E左右高溫反應制得。因石英砂和焦炭中通常含有 AI和Fe等雜質(zhì)，在制成的SiC中都固溶有少量雜質(zhì)。其中，雜質(zhì)少的呈綠色，雜質(zhì)多的呈黑色。3.1.2化合法：在一定的溫度下，使高純的硅與碳黑直接發(fā)生反應。由此可合成高純度的B-SiC粉末。3.1.3熱分解法：使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有機硅聚合物在 1200?1500T的溫度范圍內(nèi)發(fā)生分解反應，由此制得亞微米級的 B-SiC粉末。3.1.4氣相反相法：使SiCI4和SiH4等含硅的氣體以及CH4C3H8C7H8和(CI4等含碳的氣體或使CH3SiCI3、(CH3)2SiCl2和Si(CH3)4等同時含有硅和碳的氣體在高溫下發(fā)生反應，由此制備納米級的B-SiC超細粉。3.2主要原料本工藝直接采用B-SiC粉，并通過氣流磨提高其比表面積和降低含氧量。3.3其他原料同時添加B和C時，以實現(xiàn)SiC陶瓷的高密度化。B的添加量在0.5%左右，C的添加量取決于SiC原料中氧含量高低，通常C的添加量與SiC粉料中的氧含量成正比［12］。粘結劑：環(huán)氧樹脂。輔助劑：主要包括各類燒結助劑以及制備工藝當中的

分散劑等，有碳化硼、石油焦、炭黑、聚乙二醇、無水乙醇、三聚磷酸鈉等［13］。第三章工藝流程：粗粉（原料）一細磨一酸洗（除雜）一干燥一輸送一成型一燒結包裝第四章性能測試體積密度、吸水率和氣孔率的測定（文獻：劉明剛，碳化硅陶瓷的無壓燒結及性能研究，2009.05）用液體浸泡試樣，然后再用沸水煮3h,盡量使試樣達到飽和。用液體靜力天平和電子天平稱干試樣質(zhì)量（ml）、飽和試樣表觀質(zhì)量（m2）、飽和試樣空氣中質(zhì)量（m3）和浸漬液體的密度（DI）。體積密度按下式計算：［（）］100%132D=mxDn-mxbl （3.1）吸水率按下式計算：］（）］100%311W=m-mnxa氣 （3?2）孔率按下式計算：［（）（）］100%3132P=m- （3.3）mmmxa式中：ml干試樣質(zhì)量；m2-飽和試樣表觀質(zhì)量；m3—飽和試樣空氣中質(zhì)DI—實驗溫度下，浸漬液體密度，單位：g/cm3（本實驗選用液體為蒸餾水，密度為1g/cm3）。3.2抗壓強度的測定抗壓強度指外力只是壓力時材料的強度極限，特種陶瓷的抗壓強度是指在無側(cè)束狀態(tài)下所能承受的最大壓力，換言之，它指把特種陶瓷加壓至破裂所需要的應力。試樣實驗時受壓方向應為制品成型時加壓方向，加載速率為90MPa/min?？箟簭姸鹊挠嬎愎剑?d2R=P/A （3.4）+d2（3.5）式中：A—試樣受壓面積（cm2）di、d2—試樣上、下受壓面的直徑（P—試樣破壞時的壓力（kg）； cm9Rc—試樣的抗壓強度（kg/cm2）o其中：1MPa=1N/mm2第六章參考文獻陳宇紅；韓鳳蘭；吳瀾爾，碳化硅陶瓷的無壓燒結技術，寧夏工程技術，2002，1（1）[12]Prochakza5.Sinteringo