1.蜂窩陶瓷的理化指標分析

    除了免燒結的蜂窩陶瓷外,基本上都屬於耐火材料製品,其材料采用粘土質、矽質、半矽質、鎂質、白雲石、鎂橄欖石、鉻鐵礦等材料製作。由於用途不同其理化性質也不同,其質量也不相同。蜂窩陶瓷的質量取決它們的性質。用來間接地表征製品的質量有機械強度、氣孔率等,另一些則直接地表征製品的質量有耐火度、高溫荷重軟化點、熱穩定性、導電性、透氣性、抗渣性等。

    蜂窩陶瓷的質量在很大程度上取決於製造這些製品時所采用的配料組成,泥料的製備方法,成型方法和燒成製度等等,即使化學組成相同,蜂窩陶瓷製品也會有並且常常有不同的性質。化學組成符合要求及質量的坯體要想轉化為質量好的製品,最主要的關鍵是燒成到一定的溫度(1414—1450°),使比重達到2.36—2.39.

    機械強度主要測定耐壓強度、抗拉強度、抗剪強度、抗彎強度和抗扭強度。所有這些強度指標,和化學組成一樣,並不能單獨地說明製品的質量。但是知道了這些指標,同時又知道化學組成和其它性質,就不僅可以判斷製品的質量,而且也可以在一定程度上推想工藝過程。如果耐壓強度或抗彎強度大,這就可以說明製品的配料正確,混練和製造製品的方法良好,燒成溫度高。機械性質還取決於製品的氣孔率。不過,這一關係對每一類的蜂窩陶瓷製品來說都是獨特的,而且一般不是直線關係。氣孔率、體積密度和比重,雖然是在常溫下測定的性質,但它們對評價各種蜂窩製品的質量,卻有著特別重大的意義,這是因為,所有蜂窩陶瓷的抗渣性都與氣孔率的大小有著直接關係,對於某些材料而言,氣孔率與荷重軟化點之間存在著一定的關係。知道比重和體積密度就可以測定完全氣孔率。比重是一個常數,它的數值取決於原料的性質和製品燒成時原料內部所發生的相成分的質和量的變化。生產工藝對氣孔率的影響,較對其它性質為大,蜂窩陶瓷製品的開口氣孔率,可以小到1.5%或大到75—80%(絕熱製品),一般的開口氣孔率波動於10—28%之間,封閉氣孔率波動於0.7—4.0%之間,用低溫燒結的製品則具有較大的封閉氣孔率。

    耐火度或熔點是蜂窩陶瓷製品在無荷重時抵抗高溫作用的穩定性,高溫荷重軟化點是說明蜂窩陶瓷的結構強度,抗渣性是蜂窩陶瓷接觸其它材料時抵抗化學作用和物理作用。導熱性也是決定於組成和氣孔率。對於每一種製品而言,它也與熱容和熱膨脹一樣,決定於溫度。透氣性是製品在低溫下所引起的炭的沉積的緣故,但很少測定。蜂窩陶瓷製品都屬介電體,他們絕大多數是由彼此以靜電結合的離子所構成。熱穩定性不僅與製品的機械強度有關,而且與決定應力大小的熱膨脹有關,同時也與製品的導熱性和熱容有關,因為導熱性和熱容與密度在一起能說明製品的溫度傳播速度。

    根據試驗的經驗,蜂窩陶瓷的理化指標,根據材質和工藝不同,大致可在這些指標:容重0.5—1.15g/cm3,熱膨脹係數(20—1000℃)×10—6℃≤2—7,導熱係數(1000℃(w。cm。k)—1)≥1.0—1.40,耐壓強度kMp≤9.0—40.耐火度1580—2000℃。

    所有的蜂窩陶瓷,盡管可以根據耐火度、耐壓強度、軟化點、比重、氣孔率、氧化矽和氧化鋁的含量來決定它們的用途級別,還要分等。分等標誌是與規定尺寸相差的大小、扭曲(彎曲度)、缺角、缺邊和鈍邊,有無個別熔洞、火痣、裂紋和裂縫等。

    2.納米陶瓷隔熱膜

    20世紀50年代,人們在玻璃上使用一種特殊的有色噴霧劑來避免眩光,70年代,金屬薄膜誕生,但是質量低劣,金屬薄膜不僅反光而且隔熱效果不佳,同時金屬塗層不均勻。80年代開始使用濺射工藝生產金屬薄膜,使之具有更好的質量和均勻性,但是隔熱性能卻是以犧牲可見光透過性和反射率為代價的。90年代末,琥珀光學國際尋找完全不同的技術和材料來引領這一場薄膜工業的革命。而後由著名的隔熱膜製造商韶華科技在德國生產出世界上第一款也是惟一一款納米陶瓷隔熱膜。

    琥珀納米陶瓷隔熱膜是將氮化鈦陶瓷材料用真空濺射技術在優質的杜邦聚脂薄膜上形成納米級的陶瓷層,從而形成全世界獨一無二的陶瓷隔熱膜。琥珀納米陶瓷隔熱膜是針對金屬隔熱膜的種種缺陷開發設計的,具有以下六項優點:

    (1)具有光譜選擇性:對無線電信號無任何幹擾,特別是衛星的短波信號(GPS),絕無金屬膜的屏蔽效應。

    (2)絕不氧化:因為陶瓷超乎尋常的穩定性,陶瓷隔熱膜不會像金屬膜那樣經過一段時間後會逐漸被氧化,從而保證隔熱性能始終如一。

    (3)永不褪色:陶瓷隔熱膜采用陶瓷固有的顏色,不添加任何顏料,而金屬膜要消除金屬粒子的色彩,一般都會添加染料,因此陶瓷隔熱膜絕不會像染色金屬那樣發生褪色現象。

    (4)超長耐用:陶瓷隔熱膜保質期為10年,金屬膜一般為5年。

    (5)經典美感:陶瓷隔熱膜具有像琥珀一樣的晶瑩剔透的美感,色澤柔和,可以取得最舒適的視覺效果。

    (6)降低車內溫度5—10攝氏度,降低空調使用負荷,從而節約能源。

    3.陶瓷成型新技術

    隨著現代科學技術的迅猛發展,陶瓷成型技術不斷取得突破性進展。近年來,發展起來的膠態原位成型技術就是這類陶瓷新技術之一。該技術工藝設備簡單,成本低廉,能淨尺寸成型複雜的陶瓷製品,而且製品組分均勻,缺陷少,強度大,易於機械加工,已在國內外得到廣泛應用。如國外利用注凝成型製造汽車零件;製造電磁材料,如PZT陶瓷和高能變速器中的圓形磁鐵。我國的科技工作者也成功地使用該技術生產出高質量的氧化鋁、碳化矽、氮化矽陶瓷零件,氧化鋁、PTC陶瓷薄片以及耐火材料等。

    膠態原位成型技術主要包括:注射成型、直接凝固注模成型和注凝成型。現在分別予以介紹。

    1。陶瓷注射成型技術

    注射成型技術是陶瓷粉料與熱塑性樹脂等有機物混練後得到混合料,裝入注射機於一定溫度注入模具,迅速冷凝後脫模而製成坯體。該技術適合製備濕坯強度大,尺寸精度高,機械加工量少,坯體均一的產品,適於大規模生產。對形狀複雜、厚度較薄產品的製備有著明顯的優越性。但由於成型中加入的有機添加劑量大,脫模時間長,不適合大尺寸部件的成型。

    陶瓷注射成型使用的有機載體包括粘接劑、增塑劑、潤滑劑等。有機載體的選擇應重點考慮:體係內的相容性;注射懸浮體的流變特性;脫模特性與生坯強度。通常有機載體與陶瓷粉體混練後的結合強度主要取決於熱塑性樹脂高聚物;脫脂特性亦可由耐熱性好的高聚物調節;可塑劑和潤滑劑可改善體係流動性及脫模性能;表麵活性劑具有綜合調節作用。

    在熔體注射充模冷凝形成坯體的過程中,坯體內產生的應力有兩種,即溫度應力和成型應力。對異型、大尺寸坯體的注射參數和充模過程的研究表明,過高的注射壓力和注射溫度使坯體內產生較大的成型應力和溫度應力,增大了坯體變形和開裂的危險性。

    由於注射成型加入大量有機載體,燒結前必須將其排除,即進行脫脂。脫脂耗時較長,容易使坯體產生缺陷。因此,脫脂是注射成型工藝的關鍵。影響脫脂過程的因素主要有:氣氛、壓力和溫度製度。惰性氣氛可避免有機物的氧化分解。一定的氣氛壓力,可縮小有機物揮發及分解產生的有效體積,從而減少由於體積膨脹引起的坯體開裂。另外,脫脂速率也直接受溫度影響。在坯體軟化,內部尚未形成氣孔通道的溫度段150—300℃,升溫速率必須嚴格控製。否則,坯體易發生變形、產生鼓泡及開裂等缺陷。

    2。陶瓷的直接凝固注模成型技術

    陶瓷直接凝固注模成型技術是在陶瓷粉料中加入反絮凝劑和分散劑,利用膠體顆粒的靜電或位阻效應製備出高固相體積分數、分散均勻、流動性好的漿料,同時引入生物酶作為陶瓷漿料的催化劑。利用生物酶催化反應來控製陶瓷漿料的PH值和電解質濃度,使其在放電層排斥能最小時依靠範德華力而原位凝固。

    該技術的優點是,漿料中隻加入少量生物酶外,不用或隻需微量有機添加劑。凝固的陶瓷坯體密度高而且均勻,有較高的強度,無須脫脂。陶瓷坯體在整個成型和燒結過程中,尺寸、形狀變化微小,燒結密度高。而且,模具選擇範圍廣,加工成本低。

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