Современное керамическое производство: от сырья к готовым изделиям

Керамическая промышленность охватывает широкий спектр продуктов — от традиционной керамики (фарфор, гончарные изделия) до современных технических керамик для химической, механической и других отраслей.

Мы дадим краткий обзор производственного процесса современных керамических изделий, чтобы вы ориентировались в необходимом сырье и могли контролировать весь процесс.

1. Что такое керамика на самом деле?

Керамику можно определить как класс неорганических неметаллических твердых тел, подвергаемых высоким температурам для производственного использования. В этой статье фокус — современные технические керамики.

Продукты технической керамики включают плиты программы «Космический шаттл», форсунки газовых горелок, уран-оксидные гранулы ядерного топлива и биомедицинские импланты.

Часто изготавливаются из материалов, отличных от глины, выбираемых за их особые физические свойства. Классифицируются как:

• Оксиды: кремнезем, оксид алюминия, оксид циркония
• Неоксиды: карбиды,бориды, нитриды,силициды
• Композиты: частично или вискерно-усиленные материалы, комбинации оксидов и неоксидов.

2. Общий производственный процесс керамических изделий

Для создания готовых изделий керамическая масса проходит через следующий общий процесс:

2.1 Измельчение (фрезерование/меление)

Измельчение — процесс уменьшения размера материалов от крупных к меньшим.

Осуществляется механическими методами: атриционное (трение), компрессионное и ударное воздействие.

Атриционирование — столкновение частиц друг о друга, приводящее к разрушению агломератов или сдвигу частиц. Компрессия применяет силу, вызывающую разлом.

Оборудование для атриционирования включает мокрый скруббер с лопастями в воде, создающий вихри, где материалы сталкиваются и разрушаются.

Компрессионные мельницы: щековая дробилка, вальная дробилка, конусная дробилка. Ударные мельницы: шаровая мельница с мелющими телами, качущимися и дробящими материал.

2.2 Дозирование (батчинг)

Дозирование — процесс взвешивания оксидов по рецептам и подготовки их к смешиванию и сушке.

2.3 Смешивание

Смешивание выполняется после дозирования на различном оборудовании: ленточные сухие смесители, смесители Мюллера, гоновые мельницы. Мокрое смешивание использует то же оборудование.

2.4 Формовка

Формовка — придание смешанным материалам формы, от унитазов до изоляторов свечей зажигания.

Методы формовки включают:

• Экструзию, например экструзию «слизков» для производства кирпичей,
• Прессовку для формованных деталей, и
• Сливную ливку, как при изготовлении раковин и керамических статуэток.

Формовка дает «зеленый полуфабрикат» (green part), готовый к сушке. Зеленые полуфабрикаты — мягкие, пластичные, со временем теряющие форму. Любое воздействие меняет их геометрию.

После уплотнения керамических порошков в компонент «зеленого» состояния их относительная плотность составляет около 50–70%.

Они относительно слабы, но при осторожной обработке могут механически обрабатываться до сложных геометрий. Для придачи прочности зеленые компоненты обычно синтерируют.

2.5 Сушка

Сушка — удаление воды или связующего из формованного материала. Распылительная сушка широко применяется для подготовки порошка к прессовке. Другие сушилки: туннельные и периодические.

Контролируемое нагревание применяется в двухэтапном процессе. Сначала тепло удаляет воду. Этот этап требует тщательного контроля, так как быстрый нагрев вызывает трещины и поверхностные дефекты.

Сушеный полуфабрикат меньше зеленого, и он хрупок, требуя осторожной манипуляции — малейший удар вызывает крошение и разрушение.

2.6 Синтерирование

Синтерирование — прохождение сушеных полуфабрикатов через контролируемый термический процесс, где оксиды химически трансформируются для обеспечения связывания и уплотнения. Обжитый полуфабрикат будет меньше сушеного.

Это общий производственный процесс керамических изделий. Надеемся, это будет полезно. Не стесняйтесь оставлять комментарии при вопросах.

Примечание: Мы не владеем правами на изображения. Если они принадлежат вам, свяжитесь с нами — мы удалим их максимально быстро.