Augstas{0}}tīrības pakāpes alumīnija oksīda izpētes sākumposmā, īpaši tad, kad Ķīna pirmo reizi ienāca šajā nozarē, tīrības sasniegumu sasniegšana kļuva par apsēstību.
Ilgu laiku nozares tirgus novērtējumā kā galvenais uzņēmuma tehnisko iespēju rādītājs parasti tika izmantotas tīrības pakāpes -4N (99,99%), 5N (99,999%), 6N (99,9999%).
Tādējādi augstas{0}}tīrības alumīnija oksīda nozarē joprojām pastāv plaši pārprasts jēdziens: jo augstāka tīrības pakāpe, jo vērtīgāks ir produkts. Daudzi, protams, pieņem, ka, pārejot no 99,99% uz 99,999%, cena ir jāreizina vairākas reizes.
Taču tie, kas patiešām strādā šajā jomā, jums pateiks, ka, pakārtotajai augstākās kvalitātes{0}}ražošanai turpinot modernizāciju, tiklīdz alumīnija oksīda tīrība pārsniedz 4N slieksni, “augsta tīrība” kļūst tikai par biļeti, lai iekļūtu augstākās kvalitātes tirgū. Produkta vērtību un tirgus pozīciju patiesi nosaka parametri, kas ir daudz sarežģītāki par tīrību.
Tie ietver daļiņu izmēru un sadalījumu, morfoloģiju, smalku kristāliskumu, augstu izkliedējamību, viendabīgumu, īpatnējo virsmu, saķepināšanas aktivitāti utt.
Kā piemēru ņemiet augstas{0}}tīrības alumīnija oksīdu separatora pārklājumam. Tehniskajā rakstā Chongqing Renbing, slavenais Ķīnas augstas-tīrības alumīnija oksīda ražotājs, norādīja, ka alumīnija oksīda pulvera, kas ir galvenā pārklājuma suspensijas sastāvdaļa, tīrība, daļiņu izmēra sadalījums un izkliedējamība var ietekmēt vircas stabilitāti un gala pārklājuma kvalitāti. Viņi vienlaikus uzsvēra trīs tīrības, daļiņu izmēra sadalījuma un izkliedējamības rādītājus.
Šodien apspriedīsim šos faktorus, kas var palielināt augstas{0}}tīrības alumīnija oksīda “vērtību”.
01 Tīrība: ieejas biļete
Tīrība, protams, ir svarīga, jo piemaisījumu ietekme ir objektīva un specifiska: dzelzs piemaisījumu dēļ saķepināti materiāli kļūst melni un blāvi; nātrija un kālija piemaisījumi pasliktina elektrisko veiktspēju; kalcijs un magnijs var izraisīt patoloģisku graudu augšanu.
Tikai pēc piemaisījumu noņemšanas var pārveidot alumīnija oksīdu. Caurspīdīgai keramikai var izmantot pulveri ar 99,99% tīrību, bet safīram var izmantot pulveri ar 99,999% tīrību.
Bez augstas tīrības kā pamata visa turpmākā veiktspēja un pielietojums nav iespējams.
Turklāt 99,99%-šis skaitlis var šķist vienkāršs, taču tas jau filtrē lielāko daļu ražotāju. Piemaisījumu, piemēram, dzelzs, silīcija, nātrija un kalcija noņemšana pa vienam no alumīnija oksīda ir izaicinājums procesa iespēju robežām katrā solī. Katrs tīrības pakāpes-palielinājums-palielina tehniskās grūtības eksponenciāli.
Tomēr tīrība galu galā ir tikai "sliekšņa rādītājs"-ja tas ir pārsniegts, tas vairs nav galvenais atšķirības faktors. Pat ja tīrības atšķirības var radīt ievērojamas cenu atšķirības, mikrostruktūras parametru atšķirības var izraisīt cenu atšķirības starp vienas un tās pašas 4N kategorijas produktiem vēl lielākas.
02 Daļiņu izmērs un sadalījums: mikropasaules "ID karte".
Daļiņu izmērs un izmēru sadalījums ir visvienkāršākie un kritiskākie augstas{0}}tīrības alumīnija oksīda fizikālie parametri.
Daļiņu izmērs tieši nosaka pulvera saķepināšanas izturēšanos, iepakojuma blīvumu un gala produkta mikrostruktūru. Keramikai vispārīgi runājot, jo smalkākas ir daļiņas, jo labāk. Saskaņā ar esošo saķepināšanas teoriju zaļā ķermeņa blīvēšanas ātrums ir apgriezti proporcionāls daļiņu izmēram (vai tā jaudai) -mazākas daļiņas veicina saķepināšanu.
Smalku augstas{0}}tīrības pakāpes alumīnija oksīda pulveri nav viegli iegūt. Daimei Chemical tīmekļa vietnē mēs varam redzēt, ka tie var kontrolēt primāro daļiņu izmēru līdz 90 nm, bet pēc kalcinēšanas komerciālā pulverī D50 sasniedz 140 nm-un tas jau ir pasaules-klases augstas-tīrības alumīnija oksīda līmenis, kas apgrūtina tālākus izrāvienus.
Manuprāt, svarīgāks par "smalko daļiņu izmēru" ir "šaurs sadalījums".
Plašs sadalījums nozīmē rupjas daļiņas vai pārmērīgas smalkās daļiņas, kas izraisa sprieguma koncentrāciju saķepināšanas laikā, palielina porainību un ievērojami samazina produkta blīvumu. Sumitomo Chemical AKP-30 ir kļuvis par klasiku tieši tāpēc, ka tas sasniedz šauru un stabilu sadalījumu ar 0,3 mikronu daļiņu izmēru kopā ar īpatnējo virsmu 7,4 m²/g, nodrošinot augstu blīvēšanu parastās saķepināšanas temperatūrās.
03 Morfoloģija: ne tikai "labs izskats"
Daļiņu morfoloģija nekādā ziņā nav estētiska problēma,{0}}tā ir funkcionāla problēma.
Morfoloģijas ietver sfēras, daudzskaldni, trombocītus, stieņus, neregulāras drupinātas daļiņas utt. Morfoloģija tieši nosaka tilpuma blīvumu, pieskāriena blīvumu, plūstamību un vircas dispersijas stabilitāti.
Sfēriskās daļiņas, pateicoties to labajai plūstamībai, augstajam iepakojuma blīvumam un vienmērīgam poru sadalījumam, ļauj efektīvi kontrolēt graudu augšanu un poru izvadīšanu formēšanas un saķepināšanas laikā, tādējādi nodrošinot vienmērīgu mikrostruktūru un konsekventu veiktspēju. Kvazisfēriskas daļiņas arī tiek uzskatītas par labvēlīgām izkliedēšanai.
Attēla avots: Yangzhou Zhongtianli
Un otrādi, neregulāras, leņķiskās daļiņas ne tikai uzrāda sliktu plūstamību, bet arī mēdz izraisīt stresa koncentrāciju un defektus formēšanas laikā, tieši ietekmējot saķepinātā ķermeņa blīvumu un mehāniskās īpašības. Šī iemesla dēļ patenti nepārprotami ierosina ražot augstas -tīrības alumīnija oksīda produktus ar "labu sfēriskumu, viegli izkliedējamām daļiņām un vienādu primāro kristālu izmēru".
Protams, arī citām augstas{0}}tīrības alumīnija oksīda morfoloģijām ir lielisks pielietojums noteiktās jomās,-piemēram, alumīnija oksīds ar augstu malu attiecību ieņem neaizstājamu vietu keramikas rūdīšanā un abrazīvā pulēšanā.
04 Smalka kristāliskums: saķepināšanas virziena noteikšana
Smalkas kristāliskuma kontrole attiecas uz pulvera primārā kristalīta izmēru. Jo smalkāki ir primārie kristalīti, jo spēcīgāks ir saķepināšanas dzinējspēks tādos pašos apstākļos. Pētījumi liecina, ka, izmantojot monodispersu ultrasmalku Al₂O3 pulveri ar maziem kristalītiem, lielu īpatnējo virsmu un augstu virsmas aktivitāti, -tā kā daļiņas ir īss difūzijas attālums-, ir nepieciešama tikai zemāka saķepināšanas temperatūra un aktivācijas enerģija, lai panāktu blīvēšanu. Dažos pētījumos kalcinēšanas temperatūra ir samazināta par 100 grādiem, ieviešot sēklas.
05 Izkliedējamība un viendabīgums: pulvera un gatavā produkta iznākuma kritiskā saikne
Augsta izkliedējamība nozīmē, ka primārās daļiņas viegli neveido cietus aglomerātus. Ja pulveris satur lielu skaitu cieto aglomerātu, tie darbojas kā lielas piemaisījumu daļiņas, sajaucoties vircās, veidojot poras, defektus un plaisas pēc pārklāšanas un saķepināšanas-tas ir viens no visbiežāk sastopamajiem augstas klases keramikas zemas iznākuma cēloņiem.
Viendabīgums aptver divas dimensijas: pirmkārt, vienā partijā katrai daļiņai jābūt vienādai izmēram, morfoloģijai un piemaisījumu sadalījumam; otrkārt, piemaisījumu elementi nedrīkst lokāli atdalīties. Daži pulveri var izturēt vispārējās tīrības pārbaudes, taču, ja neliels daudzums silīcija vai nātrija piemaisījumu lokāli uzkrājas kopā, saķepināšanas laikā šie piemaisījumi atdalās pie graudu robežām, tieši izraisot keramikas izolācijas bojājumus.
Disperģējamība un viendabīgums ir pulvera "neredzamie rādītāji"; tīrības testi nevar atklāt šos defektus, un problēmas parādās tikai pēc gala produkta izgatavošanas. Tie ir arī galvenie novērtēšanas elementi, ko pakārtotie klienti izmanto, veicot ilgtermiņa piegādātāju atlasi.
Šeit man ir jautājums: vai pastāv saistība starp daļiņu izmēra sadalījumu un viendabīgumu?
06 Specifisks virsmas laukums un saķepināšanas darbība: galvenais līdzsvara punkts pulvera veiktspējas kontrolē
BET īpatnējais virsmas laukums ir daļiņu kopējās virsmas laukuma attiecība pret masu, un tā ir cieši saistīta ar daļiņu izmēru, morfoloģiju un virsmas raupjumu. Jo smalkākas ir daļiņas, jo lielāks īpatnējais virsmas laukums, jo augstāka ir saķepināšanas aktivitāte un vieglāk panākt blīvēšanu zemākā temperatūrā.
Keramikas ražotājiem saķepināšanas temperatūras samazināšana par 200–300 grādiem nozīmē būtisku enerģijas ietaupījumu un samazinātu krāsns nodilumu,-kad tas tiek aprēķināts, augstākās klases pulvera vienības cena var kļūt par ekonomiskāku izvēli.
Saķepināšanas darbība būtībā ir visaptverošs vairāku parametru atspoguļojums: tīrība nosaka piemaisījumu traucējumu pakāpi; daļiņu izmērs un īpatnējais virsmas laukums nosaka masas transporta dzinējspēku; izkliedējamība nosaka zaļā ķermeņa viendabīgumu.
Tomēr jāņem vērā, ka dažos gadījumos ārpus keramikas īpašais virsmas laukums un saķepināšanas aktivitāte netiek uzsvērta. Pat keramikas izstrādājumos joprojām ir apšaubāms, vai pārāk liels īpatnējais virsmas laukums un saķepināšanas aktivitāte ir labvēlīga. Ideālajam pulverim ir jāatrod līdzsvars starp "pietiekami augstu saķepināšanas aktivitāti" un "kontrolējamu saķepināšanas darbību".
Partijas konsekvence: augstākais šķērslis rūpnieciskā mēroga ražošanā
Faktiski partijas konsistence nav atbilstoši novietota līdzās iepriekš minētajiem veiktspējas parametriem,{0}}tā nav pulverveida īpašība. Parametri nosaka vienas partijas kvalitātes griestus, savukārt partijas konsistence lielā mērā atspoguļo uzņēmuma komerciālo grīdu.
Laboratorijā izveidot perfektu partiju nav grūti; grūti ir saglabāt vienādu līmeni katrā sūtījumā. Iemesls, kāpēc japāņu uzņēmumi, piemēram, Daimei Chemical un Sumitomo Chemical, jau sen ir saglabājuši savu dominējošo stāvokli augstākās klases tirgū, nav tas, ka tie sasniedz augstāku tīrību, bet gan tas, ka tie ir sasnieguši pilnību pilnas dimensijas partijas konsistences kontrolē.
Sertifikācijas cikls augstas klases pakārtotajiem klientiem ilgst 1–3 gadus, un, tiklīdz ir izvēlēts kvalificēts piegādātājs, pulvera avotus nebūs viegli mainīt. Agrāk daudzi vietējie pulvera paraugi izturēja visus testus ar indikatoriem, kas atbilst importētajiem produktiem, taču partiju svārstības pēc masveida ražošanas neļāva tiem iekļūt augstākā līmeņa klientu piegādes ķēdēs. Partiju konsistence ir bijusi viena no lielākajām vājajām vietām, kas neļauj vietējam augstas tīrības pakāpes alumīnija oksīdam nonākt augstākās klases tirgū.