碳化硅陶瓷用碳化硅造粒粉在生產(chǎn)過(guò)程中的影響因素
噴霧造粒技術(shù)被廣泛用于制備先進(jìn)碳化硅陶瓷粉料。噴霧造粒后的粉料除了需要保證一定的粒度要求以外,還需要:根據(jù)各種不同的組成要求進(jìn)行混料;對(duì)成型粉料尤其用于連續(xù)自動(dòng)成型的粉料要求有良好的流動(dòng)性、成型性和化學(xué)均勻性。由于各種成分或添加劑的粒度、密度、分散性等各不相同,為保證混料過(guò)程中各組分之間的均勻分散,對(duì)混合過(guò)程的濕化學(xué)工藝和條件需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。如果采用簡(jiǎn)單的混合-烘干-過(guò)篩-造粒工藝路線,粉料質(zhì)量將很難保證。本文中采用壓力噴霧造粒的方式對(duì)SiC粉體進(jìn)行噴霧造粒處理,研究了噴霧造粒過(guò)程中工藝條件和漿料添加劑對(duì)粉料性能的影響。
將亞微米級(jí)SiC粉、無(wú)水乙醇放入硬質(zhì)塑料罐,然后分別將作為粘結(jié)劑、增塑劑和潤(rùn)滑劑的有機(jī)添加劑酚醛樹脂、蔗糖脂、油酸按比例加入后濕法球磨1h,然后再加入一定量的HT 樹脂再繼續(xù)球磨0.5 h得到穩(wěn)定的漿料。漿料粘度測(cè)定使用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì),以確定合適的漿料固含量及有機(jī)添加劑的用量。
噴霧造粒時(shí),為了保持漿料的均勻性,利用磁力攪拌器邊攪拌邊進(jìn)料。漿料通過(guò)低噴式壓力噴嘴霧化,按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。干燥過(guò)程中主要控制的工藝參數(shù)有漿料的固含量、粘結(jié)劑的含量、進(jìn)出口溫度、壓力及進(jìn)料速率等。粉料的性能采用流動(dòng)性及松裝密度測(cè)定儀測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度,每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。顆粒形貌通過(guò)掃描電鏡(島津SS-550)進(jìn)行觀察和分析。
噴霧干燥制備的固相燒結(jié)碳化硅陶瓷粉料松裝密度為0.91g/cm3,流動(dòng)性20s(樣品量30g)。掃描電鏡觀察可以看出粒度的大致分布為:60%~70%粉料的顆粒大小為50μm,為實(shí)心球形,表面光滑,粉料的流動(dòng)性良好,可以滿足壓制成型的要求。粉料干壓成型后,經(jīng)2150℃燒成,密度為3.14g/cm。在干燥過(guò)程中,進(jìn)、出口溫度對(duì)干燥效率及干燥后粉料的性能有顯著影響。進(jìn)口溫度過(guò)高,會(huì)使塔頂熱空氣過(guò)熱,當(dāng)霧滴升到高處遇到過(guò)熱空氣,會(huì)降低粘結(jié)劑的效果,更終影響粉料的壓制性能。
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