(1)原料
顆粒的形貌:陶瓷是由壓制坯體經高溫燒制而成的,坯體由顆粒壓制而成,所以陶瓷的燒結不僅是顆粒之間的燒結行為,更重要的是坯體的燒結行為。燒結是陶瓷燒成的重要環節。影響坯體燒結的因素相當多,其內在因素是粉末的特性。粉末特性是影響燒結的重要因素之一,表面能是顆粒燒結驅動力之一,形貌對顆粒的表面能影響很大,所以顆粒形貌對陶瓷燒結的影響是相當大的。
表面粗糙的顆粒比表面積或表面能相對大,所以其燒結驅動力大、易燒結、燒結密度大、孔洞小而少。表面光滑的粒狀顆粒,此顆粒比表面積或表面能比較小,因此其燒結驅動力較小、不易燒結,陶瓷的燒結密度比較低,空洞大而多。板狀顆粒與粒狀顆粒相比,比表面積大、燒結驅動力大、易燒結。陶瓷的燒結密度較大,由小硬團聚體和無團聚體組成的坯體相比,氣孔率大、生坯密度小,陶瓷的密度也小,陶瓷的燒結密度較低。
顆粒的大小:當晶粒比較細小時,磨損機理主要是發生塑性變形和部分穿晶斷裂,產生輕微磨損。晶粒比較粗大時,磨損機理主要是發生晶界斷裂,產生嚴重磨損,所以晶粒越小陶瓷的耐磨性越好。因此應盡可能使用顆粒尺寸小的三氧化二鋁原料,以便減小陶瓷的晶粒度。另外,小顆粒與大顆粒相比,顆粒比表面積或表面能相對大,所以其燒結驅動力大,燒結溫度低,同時燒結密度較高。
(2)助燒劑
合適的助燒劑降低燒結溫度,改善陶瓷的顯微結構,提高力學性能,進而提高瓷球的耐磨性。助燒劑的品質包括數量、物相組成、化學組成和細度等。助燒劑一般采用SiO2-CaO-MgO三元系統進行配方。應盡量避免使用在高溫下放出氣體和發生相變的助燒劑,以免產生新的缺陷,而影響產品的致密化和合格率,降低產品的競爭力。
(3)成型
采用等靜壓成型技術,克服其它成型方法空心、分層、密度低和密度不均勻等缺陷。原料的顆粒大小、形狀和添加劑都會影響等靜壓成型。成型壓力和保壓時間影響生坯的密度、燒結收縮率、燒結溫度。因此,要使用合適的原料和科學的成型工藝,確保生坯具有良好的燒結特性。
(4)燒結制度
過高的燒結溫度和過長的保溫時間都會促進三氧化二鋁晶體生長,液相量增加,這樣不但強度下降,耐磨性也會減弱。當然溫度太低、燒結密度降低,瓷球的耐磨性下降。如果燒結溫度不合適,即使三氧化二鋁含量高,耐磨性也不一定好,關鍵取決于瓷球的物相組成和顯微結構。采用低溫快燒技術,可獲得顯著的節能效益,同時可抑制氧化鋁瓷球的晶粒長大,有利于改善產品強度、韌性,從而提高瓷球的耐磨性。助燒劑極大影響低溫快燒,一般采用SiO2-CaO-MgO三元系統的配方。
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