人不可一日不食,食不加味精則無味。作為陶瓷工業的味精,陶瓷添加劑可謂是陶瓷制造業家家戶戶都必備的“調味品”,在整個生產過程中起著關鍵作用。
碳化硅陶瓷
無論是傳統陶瓷(以日用瓷為主)還是先進陶瓷,為提高陶瓷性能,在工藝過程中加入一定量的添加劑已成為必不可少的步驟。隨著陶瓷工業的發展,陶瓷添加劑也在不斷進步,主要體現在三個方面:一是其應用范圍更加廣闊,幾乎涉及陶瓷生產的各個領域;二是功能更加齊全;三是產品的科技含量不斷提高。
陶瓷添加劑的種類
添加劑種類繁多,按成分可分為有機添加劑和無機添加劑;按使用功能分類,則可分為分散劑、減水劑、助磨劑、增強劑、粘結劑、潤濕劑、除泡劑、防腐劑、干燥劑和燒結助劑等。以下小編便為大家簡單介紹一下部分常用的陶瓷添加劑及其應用。
1、分散劑
由于固體顆粒在液體介質中分散后形成的體系在熱力學上很不穩定,顆粒會相互吸引進而發生團聚。加入分散劑后,可以起到防止粒子團聚的作用,其機理主要表現為a、靜電斥力;b、空間位阻;c竭盡穩定。適用于絕大多數陶瓷注漿,干壓,擠出,凝膠,流延等。
關于如何初步判斷分散劑對粉體分散是否有作用,來自武漢美琪林新材料有限公司的董世昌先生為我們提供了一種簡單快捷的操作方法,具體可戳開下方視頻觀看:
2、粘結劑
通過添加陶瓷粘結劑,可使物料間緊密接觸,具有粘結性,提高坯體強度,增加可塑性等。適用于幾乎絕大多數陶瓷注漿,干壓,擠出,凝膠,流延,熱壓鑄,溫壓,塑壓,滾壓等。
舉例:工業上制備碳化硅多孔陶瓷時,經常在碳化硅陶瓷粉料中加入適量、易于低溫燒結的陶瓷粘結劑粉料,與碳化硅粉料顆粒反應粘接在一起。只要使其氣孔率足夠高(例如大于36%),顆粒之間的孔隙就會形成良好的連通度,從而提高氣體過濾速度。
但如上圖,若陶瓷粘結劑含量持續增加,陶瓷粘結劑形成的碳化硅顆粒間的頸部粘結點會不斷增大,導致多孔陶瓷氣孔率下降。
3、潤滑劑
陶瓷潤滑劑可潤濕粉料顆粒表面,降低顆粒間摩檫力,提高粉料顆粒的流動性,易于提高坯體密度和分布均勻性,使得坯體易脫模,增加坯體表面光滑性。適用于干壓,熱壓鑄,擠出成型,流延等。
4、增強劑
陶瓷生產中,普遍存在著坯體強度較差、易破損的現象,可以通過加入陶瓷增強劑來彌補其塑性差的缺點,改善陶瓷生坯的強度。陶瓷增強劑能在不影響漿料流動度的前提下,大大增強坯體的強度,提高粉體的結合性能。適用于擠出,干壓,澆注,流延成型等。
陶瓷增強劑的作用機理
5、助磨劑
助磨劑是指可以提高粉碎效率的物質。在相同條件下,少量助磨添加劑可使粉碎效率成倍提高,各種粉末設備及干濕法操作(如球磨、振動、氣流磨)皆可使用,不僅能提高粉體研磨效率,還能加快固體顆粒破碎速度,改變料漿流變特性。適用于原料預處理。
助磨劑分子在裂紋表面的吸附可以減小裂紋擴展的外應力,加快顆粒破碎速度
6、減水劑
減水劑,顧名思義可減少水的使用,保證漿料流動性前提下降低水含量。用于水泥中時,減水劑中的官能團或者電極將水泥分散,把被水泥包裹的游離水釋放出來,還可以提高固化后的強度。適用于注漿,噴霧干燥,擠出,流延等。
減水劑的作用機理
以上便是一些常用陶瓷添加劑的介紹,但也只是冰山一角而已。除上述部分外,以下添加劑也同樣在陶瓷生產過程中發揮著重要作用。
①消泡劑:減少或消除泡沫的添加劑。適用于注漿,干壓,凝膠注模成型等;
②助燒劑:降低陶瓷燒結溫度,促進燒結的添加劑。適用于絕大多數陶瓷。
③增韌劑:提高陶瓷斷裂韌性和彈性模量的添加劑。適用于絕大多數陶瓷。
④改性劑:改變陶瓷粉料表面性能(潤濕,分散,活性,電負荷等等)的添加劑。適用于有特殊要求的陶瓷。
⑤造孔劑:通過添加使得陶瓷燒結后成孔的添加劑。適用于多孔陶瓷。
小結
在陶瓷生產的整個工藝過程中,陶瓷添加劑的添加方式,添加量,復配等等都起著非常重要的作用。若想做出精品陶瓷,必須要了解添加劑與粉料,添加劑與添加劑相互作用情況,了解原料物化性能,加入量范圍等,另外最好能與專業助劑供應商合作,這樣才能達到最好的效果。
資料來源:
1、武漢美琪林新材料有限公司
2、陶瓷添加劑在陶瓷行業中的應用及發展趨勢,林立,劉明華。
武漢美琪林新材料有限公司簡介
武漢美琪林新材料有限公司是一家專業從事高檔優質陶瓷、拋光液懸浮劑、低熔點玻璃粉及相關各種綠色環保工業助劑研發生產的企業,公司產品性能優異,達到或超過國外進口產品性能,與武漢大學、武漢理工大學及西北工業大學均建立了產學研合作關系。
粉體圈小榆整理
作者:粉體圈
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