首页 > 新闻中心 >

陶瓷粉体原料中的杂质

陶瓷粉体原料中的杂质

编辑:转自:无机非金属材料科学 发布时间:2024-04-12

一、陶瓷粉体原料中的杂质

陶瓷原料质量对最终产品的性能起着决定性作用,原料的化学组成、纯度、杂质的种类及其含量等将直接影响材料性能,而原料的物理状态如颗粒大小、颗粒形状、矿物组成等也会影响产品性能以及各道工序的工艺过程。

首先,质的存在可能会导致陶瓷的晶粒生长不均匀和晶界处的畸变,这会降低陶瓷的硬度和强度。此外,杂质还可能影响陶瓷的断裂韧性,使其易于发生裂纹扩展,降低其抗震动、抗冲击的能力。

其次,杂质还可能影响陶瓷的导热性能。由于杂质会引起晶格的畸变和界面的散射,导致热传导的阻碍,从而降低了陶瓷的导热性能。

杂质还会对陶瓷的化学稳定性产生影响。一些杂质在高温和化学腐蚀环境下会发生氧化、腐蚀等反应,从而引起陶瓷的变质和破坏。因此,对于需要在极端环境下工作的陶瓷部件,如燃烧室、高温炉等,对杂质的控制尤为重要。

常见种类如下:

① 碱金属氧化物,如NazO、K2O等,此类杂质可能使陶瓷性能下降;
②过渡元素氧化物,如MnO2、Fe2O3;等,这类杂质对陶瓷的压电性能影响极大,压电陶瓷原料中要求其含量要小于0.1%;
③适量的Ca2+、Sr2+、Ba2+等半径与Pb2+接近的杂质离子,或与Ti2+半径接近的Mg2+杂质离子等,这类杂质可与主成分置换形成固溶体,从而影响陶瓷性能;
④有机杂质。

1.png

二、粉体除杂

陶瓷粉体的除杂过程涉及多个方面,举例如下:
1. 筛分:根据颗粒尺寸的不同,使用筛网将粉体进行分级,将过大或过小的颗粒分离出来。这有助于去除因制备过程中可能产生的异常颗粒。筛分除杂的效果受到多种因素的影响,如筛网的选择、筛分时间、设备运行状态等。因此,在进行陶瓷粉体筛分除杂时,应根据具体情况进行优化和调整,以达到最佳的除杂效果。
2. 化学处理:对于某些特定的杂质,可以使用化学方法进行去除。例如,对于碱金属氧化物杂质,可以尝试使用酸洗的方法,使其与酸反应并溶解,然后通过洗涤和过滤去除。以下是一种可能的化学除杂方法:

1)酸洗:利用酸与碱金属氧化物发生中和反应的原理,将陶瓷粉体置于酸性溶液中,使碱金属氧化物转化为可溶性的盐类,然后通过洗涤、过滤等步骤去除杂质。常用的酸有盐酸、硫酸等。但需要注意的是,酸洗过程中要控制好酸的浓度和反应时间,以避免对陶瓷粉体造成过度腐蚀或破坏。

2)络合反应:利用络合剂与碱金属离子形成稳定的络合物,从而将杂质从陶瓷粉体中去除。常用的络合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)等。络合反应需要在适当的温度和pH值条件下进行,以确保反应的完全和高效。

3)沉淀法:向陶瓷粉体中加入适当的沉淀剂,使碱金属离子与沉淀剂反应生成难溶性的沉淀物,然后通过过滤、洗涤等步骤将沉淀物与陶瓷粉体分离。常用的沉淀剂有氢氧化物、碳酸盐等。

在化学除杂过程中,需要注意以下几点:

* 选择合适的化学试剂和反应条件,确保除杂效果的同时不损害陶瓷粉体的性能。

* 严格控制反应时间和温度,避免过长或过短的反应时间以及过高的温度对陶瓷粉体造成不利影响。

* 对除杂后的陶瓷粉体进行充分的洗涤和过滤,以去除残留的化学试剂和杂质。

3. 磁选:如果杂质具有磁性,可以使用磁选机将磁性杂质与粉体分离。这种方法利用了磁性物质的特性,通过磁场的作用将磁性杂质从陶瓷粉体中分离出来。磁选设备的选择和操作方式也会对除杂效果产生影响,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择和调整。
4. 热处理:某些杂质在高温下可能会发生变化或挥发,因此可以通过热处理的方法去除杂质。

1)将陶瓷粉体放入高温炉中,加热至一定温度,保持一定时间。

2)在高温下,碱金属氧化物杂质会挥发或分解,从而从陶瓷粉体中去除。

3)冷却后,取出处理后的陶瓷粉体,进行后续加工或使用。

需要注意的是,热处理除杂的温度和时间需要根据具体的陶瓷粉体和杂质情况进行调整,以避免对陶瓷粉体造成不良影响。

5. 洗涤和干燥:在除杂过程中,可能需要对粉体进行多次洗涤,以去除附着的杂质。洗涤后,应将粉体进行干燥,以避免团聚和吸湿。目前大量低技术的国产企业都在使用压滤机反复对粉体进行水洗除杂。

1)选择合适的洗涤剂:根据杂质的性质和陶瓷粉体的特性,选择适当的洗涤剂。洗涤剂可以是酸、碱、络合剂或其他化学试剂,能够有效去除杂质。

2)配制洗涤液:将洗涤剂溶解在适量的水中,配制成洗涤液。洗涤液的浓度、温度和pH值等参数应根据具体情况进行调整。

3)粉体洗涤:将陶瓷粉体加入洗涤液中,充分搅拌和混合,使粉体与洗涤液充分接触。在此过程中,杂质会与洗涤剂发生化学反应,从而被去除。

4)固液分离:经过一段时间的洗涤后,通过离心、过滤或沉降等方法,将洗涤后的陶瓷粉体与洗涤液进行固液分离。

5)洗涤效果检验:对洗涤后的陶瓷粉体进行检验,以确保杂质已被有效去除。可以通过化学分析、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法进行检测。

6)洗涤后处理:对洗涤后的陶瓷粉体进行必要的后处理,如干燥、研磨等,以满足后续工艺的要求。

需要注意的是,洗涤除杂的效果受到多种因素的影响,如洗涤剂的选择、洗涤条件、粉体特性等。因此,在实际操作中,应根据具体情况进行调整和优化,以获得最佳的除杂效果。

2.png

6. 检测和评估:在除杂过程中,应定期检测和分析粉体的成分和性质,以评估除杂效果。这可以通过化学分析、粒度分析、X射线衍射等方法实现。
除杂过程可能会对粉体的其他性质产生影响,因此在选择除杂方法时,需要综合考虑除杂效果和粉体的整体性能。同时,处理过程中应注意安全,避免对环境和人员造成损害。



声      明:文章内容来源于无机非金属材料科学 如有侵权,请联系小编删除,谢谢!