Keramikpulver sind die grundlegenden „Zellen“ in der Forschung, Entwicklung und Produktion keramischer Materialien. Der Herstellungsprozess von Keramikpulvern beeinflusst direkt die Leistung und Qualität der fertigen Keramikprodukte. Fortschrittliche Technologien ermöglichen die Synthese von Keramikpulvern im Nanomaßstab. Traditionelle Rohstoffe werden zudem präziser verarbeitet. Diese Innovationen entwickeln sich ständig weiter.
Sie verhelfen der Keramikindustrie zu neuen Höhen.
Traditioneller Pulveraufbereitungsprozess
The method of mechanical size reduction is widely used in the ceramic industry. Crushing ceramic raw materials improves the quality of formed bodies. It increases density and aids physical and chemical reactions during sintering. It also helps lower the firing temperature.
Backenbrecher
Jaw crushers are commonly used for coarse crushing in ceramic production. They are mainly for pre-processing large lumps. The structure is simple, and operation is easy. They offer high output efficiency. However, the crushing ratio is small, about 4. Feed size is usually large, so output is coarse. The particle size adjustment range is also limited.
Walzenbrecher
Walzenbrecher zeichnen sich durch eine hohe Zerkleinerungsleistung und ein hohes Verhältnis (über 60) aus. Sie erzeugen feine Partikel, die oft 44 μm erreichen. Das Hochgeschwindigkeitsmahlen harter Materialien verursacht jedoch starken Verschleiß. Dadurch gelangt mehr Eisen in das Pulver. Dies beeinträchtigt die Reinheit des Rohmaterials und erfordert eine spätere Eisenentfernung. Aufgrund ihrer Konstruktion ist die Partikelgrößenverteilung eng. Sie eignen sich nur für Materialien, die bestimmte Größenbereiche erfordern.
Radrolle
Kollergänge werden in der Keramikproduktion häufig zum Zerkleinern und Mischen von Materialien eingesetzt.
Rohstoffe werden zwischen Kollergang und Walzen gemahlen. Das Mahlen erfolgt durch Gleiten und das Gewicht der Walze. Schwerere und größere Walzen sorgen für eine höhere Zerkleinerungskraft. Steinwalzen und -kollergänge verhindern Eisenverunreinigungen. Kollergänge haben ein hohes Zerkleinerungsverhältnis von etwa 10. Die verarbeiteten Materialien weisen einen definierten Partikelgrößenbereich auf. Ein höherer Partikelbedarf verringert die Produktionskapazität. Nassmahlen kann auch in Kollergängen eingesetzt werden.
Kugelmühle
Kugelmühlen are widely used in industry for fine grinding and mixing. To ensure purity, ceramic or polymer liners are used. Various ceramic balls serve as grinding media. In wet milling, the medium splits cracks on material surfaces. Intermittent wet milling is more efficient than dry milling. Wet milling can produce powders down to a few microns. Ball mill speed affects grinding efficiency. Speed controls the movement of the ball within the drum.
Zu schnell: Die Kugeln bleiben an der Wand kleben und der Schleifeffekt geht verloren.
Zu langsam: Die Bälle fallen schnell und die Quetschkraft ist gering.
Angemessene Geschwindigkeit: Die Bälle fallen aus einer Höhe, um die Aufprallkraft zu maximieren.
Dies führt zu höchster Mahlleistung. Die kritische Drehzahl hängt vom Trommeldurchmesser ab. Je größer der Durchmesser, desto niedriger die kritische Drehzahl.
Luftstrahlmühle
Luftstrahlmühle or air jet pulverizer can obtain powder of 0.1~0.5 µm. The working principle is: compressed air passes through the nozzle to form a high-speed airflow in the space, so that the powders collide with each other in the high-speed airflow to achieve the purpose of crushing. The powder crushed by the airflow pulverizer has a uniform particle size distribution, high crushing efficiency, can ensure purity, and can be crushed in a protective gas.
Schwingmühle
Schwingmühle has a very high crushing efficiency. Vibration mill uses grinding balls to make high-frequency vibrations in the mill to crush raw materials. In addition to intense circulation, the grinding balls also have intense self-rotation motion. It has a great grinding effect on the raw materials. The powder particle size can reach 1 μm during wet grinding.
Herstellung von Keramikpulver durch Festphasenmethode
Das Festphasenverfahren nutzt verschiedene Feststoffreaktionen zwischen festen Substanzen zur Herstellung von Pulvern. Zu den üblichen Feststoffreaktionen bei der Herstellung von keramischen Pulverrohstoffen gehören chemische Reaktionen, thermische Zersetzungsreaktionen und Oxidreduktionsreaktionen. Diese Reaktionen laufen jedoch im eigentlichen Prozess oft gleichzeitig ab. Das im Festphasenverfahren hergestellte Pulver kann nicht direkt als Rohstoff verwendet werden und muss weiter zerkleinert werden.
Chemische Reaktion:
- Bariumtitanat: BaCO3+TiO 2=BaTiO 3+CO2
- Spinell: Al2O3+MgO=MgAl2O4
- Mullit: 3Al 2O3+2SiO2=3Al 2O3-2SiO2
Thermische Zersetzungsreaktion:
Viele hochreine Oxidpulver können durch Erhitzen der Sulfate und Nitrate der entsprechenden Metalle und anschließende thermische Zersetzung hergestellt werden, um Pulver mit hervorragenden Eigenschaften zu erhalten. Beispielsweise kann Aluminiumammoniumsulfat an der Luft erhitzt werden, um Aluminiumoxidpulver mit hervorragenden Eigenschaften zu erhalten.
Oxidreduktionsreaktion:
Siliziumkarbid und Siliziumnitrid sind sehr wichtige fortschrittliche technische Keramikmaterialien. Zur Herstellung von Rohstoffpulvern dieser beiden Keramikmaterialien wird in der Industrie häufig das Oxidreduktionsverfahren verwendet.
Siliziumkarbid: SiO2+3C=SiC+2CO
Silizium: SiO2+2C=Si+2CO
Siliziumnitrid: 3SiO2+6C +4N 2=2Si3N4+6CO
Herstellung von Keramikpulver im Flüssigphasenverfahren
Ultrafeine Pulver, die im Flüssigphasenverfahren hergestellt werden, finden breite Anwendung bei der Herstellung hochentwickelter Keramikmaterialien. Der Hauptvorteil des Flüssigphasenverfahrens zur Herstellung von Keramikpulvern besteht darin, dass die chemische Zusammensetzung des Pulvers besser kontrolliert werden kann, ein gut gemischtes Mehrkomponenten-Verbundpulver mit höherem (ionischen) Gehalt entsteht und die Zugabe von Spurenelementen erleichtert wird.
Herstellung von Keramikpulver durch Gasphasenverfahren
Die Rohstoffe werden durch Lichtbogen oder Plasma erhitzt, bis sie vergasen. Anschließend werden sie unter einem großen Temperaturgradienten zwischen Heizquelle und Umgebung schnell abgekühlt, um zu Pulverpartikeln zu kondensieren. Die Partikelgröße kann 5 bis 100 nm erreichen. Es eignet sich zur Herstellung von einphasigen Oxiden, Mischoxiden, Carbiden und Metallpulvern.
Abschluss
Der Herstellungsprozess keramischer Pulvermaterialien entwickelt sich dank kontinuierlicher technologischer Fortschritte stetig weiter. Von traditionellen, auf Erfahrung basierenden Methoden bis hin zum Einsatz modernster Technologien ist ein stetiger Fortschritt zu verzeichnen. Diese Entwicklungen verbessern nicht nur die Pulverqualität, sondern erweitern auch den Anwendungsbereich keramischer Materialien. Sie verleihen der nachhaltigen Entwicklung der Keramikindustrie neuen Schwung. Mit Blick auf die Zukunft sind aufgrund der zunehmenden Integration von Materialwissenschaft und Verarbeitungstechnologie weitere Durchbrüche bei der Herstellung keramischer Pulver zu erwarten. Dies wird der Keramikindustrie eine noch vielversprechendere Zukunft bescheren.
Episches Pulver
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