原料顆粒分布對電瓷材料可靠性的影響.pdf

1、電瓷原料的顆粒尺寸及分布特別是粗顆粒的粒徑和數(shù)量直接影響電瓷坯料的質(zhì)量以及后續(xù)的工藝過程，進而影響電瓷產(chǎn)品的瓷質(zhì)性能及可靠性。采用細磨的、粗顆粒較少且粒徑分布范圍較窄的原料有利于減少瓷質(zhì)結(jié)構(gòu)中粗大晶粒及氣孔的含量，提高結(jié)構(gòu)的均勻性，對提高電瓷材料的性能和產(chǎn)品運行的可靠性有重要意義。
　　目前，絕大多數(shù)電瓷生產(chǎn)企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的球磨工藝研磨原料，雖然操作簡單、運行穩(wěn)定，但是電瓷原料中的瘠性料(礬土、長石等)因硬度較高而難磨，在正常生

2、產(chǎn)中如果單純使用球磨往往需要經(jīng)過很長的時間才能達到工藝所需要的細度范圍，而且球磨機研磨效率低，能耗大，并且由其制備的坯料中粗顆粒較多，粒徑分布范圍寬，不僅制約了電瓷企業(yè)生產(chǎn)效率的提高，而且影響了電瓷產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和運行可靠性。攪拌式砂磨機是在攪拌磨和砂磨機原理的基礎(chǔ)上，用電機帶動攪拌軸高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動直徑為2～3mm的Al2O3瓷球高速撞擊物料，從而達到磨細顆粒和混合分散的目的，其研磨效率高，可實現(xiàn)物料的連續(xù)性研磨。
　　本文以萍

3、鄉(xiāng)某電瓷生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)原料及配方為基礎(chǔ)，分別采用單一球磨和球磨與攪拌式砂磨相結(jié)合兩種研磨方式對原料進行細磨，制備出一系列不同顆粒分布的漿料，采用激光粒度分析儀分析了不同研磨方式的研磨效果。發(fā)現(xiàn)采用球磨8h后再砂磨1min的研磨方式在保持與正常生產(chǎn)相近的平均粒徑下，有效減少了坯料中粗顆粒的粒徑和數(shù)量，縮小了粒徑分布范圍，顯著提高了研磨效率，節(jié)約了研磨能耗。
　　將不同顆粒分布的漿料按照正常生產(chǎn)工藝過程擠制成φ22mm×140mm

4、的試條，一部分試條在工廠窯爐中以還原氣氛于1270℃燒成，另一部分在實驗室用硅碳棒電阻爐以氧化氣氛分別在1260℃、1280℃、1300℃和1320℃下燒成。測試了不同溫度和氣氛條件下燒成后試樣的抗彎強度、擊穿強度、體積密度和開口孔隙率，采用XRD和SEM分別檢測其物相組成并觀察其顯微結(jié)構(gòu)，分析了原料顆粒分布對電瓷坯料燒結(jié)性能的影響。結(jié)果表明：坯料的燒結(jié)溫度隨著粒徑和粒徑分布范圍的減小而降低；在氧化氣氛中燒成的瓷質(zhì)強度比還原氣氛中燒成的

5、提高了5％～10％，球磨14h和球磨8h再砂磨1min兩種坯料在氧化氣氛中燒成后，剛玉和莫來石的含量比在還原氣氛中燒成的略高，且瓷質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)比在還原氣氛燒成的更均勻，晶粒較小，二次莫來石晶形發(fā)育比較完全。
　　本文還研究了顆粒分布對瓷質(zhì)性能及可靠性的影響。各坯料在氧化氣氛下燒結(jié)時，隨著粒徑分布范圍的減小，瓷質(zhì)抗彎強度和擊穿強度均相應提高，強度的分散性逐漸減小，顯微結(jié)構(gòu)中晶粒尺寸變小，氣孔變小，且形狀趨于規(guī)則的球形，結(jié)構(gòu)趨于致密化；

6、球磨8h再砂磨1 min的試樣比正常生產(chǎn)料的抗彎強度提高了約10％，強度偏差值減小了35.7％，擊穿強度提高了8.5％，體積密度增加了0.8％，顯氣孔率減小了16.7％，并且瓷質(zhì)中剛玉和莫來石的含量較高，二次莫來石發(fā)育更完整。
　　此外，還對比了球磨14h和球磨8h再砂磨1min兩種坯料的工藝性能，后者坯料的干坯強度提高了14％，將兩者均按照正常生產(chǎn)工藝過程在萍鄉(xiāng)某電瓷生產(chǎn)企業(yè)分別制成了相同數(shù)量的XWP3-70產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)后者的榨泥