浅析氧化铝球生产中出现的缺陷和解决方式
2020/3/23 12:45:38 点击：
浅析氧化铝球生产中出现的缺陷和解决方式
耐磨氧化铝陶瓷球生产中，滚制成型工艺制作的高铝瓷球中出现的气泡，及氧化铝粉中铁杂质以及各种辅料中铁含量超过标准产生的斑点。以及其他的问题出现的原因，及解决办法。
一、斑点：
因高铝瓷球本体为白色，如果出现斑点将特别明显，且易于发现。根据斑点多少及尺寸，大体分为以下三种情况。
1、斑点较少，且直径小于1mm。出现这种情况的斑点缺陷，主要是由于氧化铝粉中铁杂质以及各种辅料中铁含量超过3%而引起的；
2、斑点较多，且直径小于2mm。这可能是由于球磨机掉砖，或球磨和喷雾过程中浆料未除铁等原因造成。
3、顶层出现斑点，且斑点较大。这一般是由窑炉预热带风管带入铁锈或耐火砖掉入产品表面而所致。
综上所述，为减少或消除斑点缺陷应使用纯净的a氧化铝粉及其它辅助原料；在放浆、喷粉和放料是均需多次除铁，并及时清理除铁器；要定期清理窑炉各风管。
二、起泡
起泡缺陷一般出现在滚制成型工艺制作的高铝瓷球中。由于滚制成型时成品球抷是通过许多半成品小球之间的互相碰撞长大并完成致密化过程，在滚制最终完成前需要进行10-120min的抛光，以调整半成品球抷的球形度和表面光洁度。烧成时由于球抷表而温度高，首先烧结形成致密表面层，阻碍内部水分的蒸发、排出，从而导致成品瓷球表面起泡。基于以上原理，为消除起泡缺陷：
1、在滚制高铝瓷球胚体的过程中，应兼顾半成品致密度和光洁度，同时尽量减少出锅前的抛光时间。
2、减少配方中低温溶剂和高温易挥发物质的含量。
烧制前烘干半成品水分，使其不能超过0.3%。
针对此问题的处理方法：
1、在瓷球与瓷球、瓷球与碳化硅硼板、瓷球与立柱之间，通过撒刚玉砂、放刚玉垫板等进行隔离；
2、在兼顾产量的同时减少每层瓷球的装窑高度；
3、设计固相烧结配方，减少瓷球内部出现的玻璃相，在烧成温度范围的下限烧成，适当延长保温时间。以上措施均能很好地解决粘损缺陷，提高产品合格率
四、风晶
风晶缺陷是指在窑炉冷却带高铝瓷球出现的风晶炸裂。这主要是因为产品在高温烧成情况下已达到致密化，烧结瓷化的高铝瓷球具有较小的气孔率，而在冷却至570℃和790℃时，石英相变产生较大的体积变化而导致产品炸裂。因此一旦出现风晶炸裂情况时，如果是辊道窑或隧道窑要及时降低进窑车速度，降低冷却带的进风量，调整产品装窑高度，并避免冷风直接吹响热的产品；如果是梭式窑只需降低冷却风进风量即可。风晶炸裂在滚制成型的大尺寸瓷球中出现较多，很少出现在半等静压或等静压成型的高铝瓷球中。这是因为滚制成型瓷球难以释放石英相变产生的应力。因此，在滚制成型方式制备高铝瓷球的组成配方设计上，应尽量降低出现游离SiO2的可能性，最好在配方设计上考虑促进形成一定量的莫来石或尖晶石的生成，来防比风晶缺陷的产生。
五、腰裂
腰裂是一种在出窑产品中很难直接被发现和检测的缺陷，他是在高铝瓷球预磨完后表面出现的环形裂纹。该裂纹较多地位于球冠下方5mm处左右，并因此而得名。缺陷严重时会有0.5mm宽度的裂纹环绕瓷球一周。含有该缺陷的瓷球在使用过程中会出现碎球、裂球等严重质量事故。根据我们的经验，这种裂纹在半成品球坯中既已存在，主要集中出现在全自动化半等静压成型的瓷球中。主要原因是粉料空心度大、流动性差，导致在成型过程中产生大量的高压密闭气体无法顺利及时排除所致，从而在烧制排气的过程中留有成片分布的裂纹去域，预磨去高铝瓷球外表层后，腰裂就显露出来了。出现腰裂情况时要及时调整前期原料制备工艺，以增加粉料流动性，并延长压机泄压和保压时间；采用煤油进行半成品浸泡筛选（砸开半成品才能看见）；如果半成品球石异形就需要换橡胶模具；延长产品烧成时经过1000-1300℃温度区间的升温时间。采取以上措施可以彻底地解决高铝瓷球出现腰裂的问题。
六、生烧
生烧缺陷指的是高铝瓷球由于未充分烧结致密化而使理化性能不达标的情况。一般可通过检测瓷球吸水率、比重等指标加以判断。高铝瓷球若出现生烧的情况，排除简单停电、停气等生产因素外，技术角度分析的直接原因可能有：配料差错、浆料粒度偏粗、球磨时间不够、成型压力和窑炉温度波动等。在上述所有工艺控制点都确定无差错的情况下、则需考虑更换a氧化铝粉和配方。
七、磨耗大
磨耗大缺陷指在高铝瓷球正常生产的情况下，部分产品磨耗突然变大，超出正常波动范围，无法判断为合格产品的。磨耗作为研磨介质的重要指标，直接影响高铝瓷球的品质。出现磨耗大的情况主要原因有;
1、原料性能指标急剧下降、杂质多；
2、高铝瓷球出现生烧情况；
3、高铝瓷球内部晶粒异常长大，过烧产生大量气孔；
一、斑点：
因高铝瓷球本体为白色，如果出现斑点将特别明显，且易于发现。根据斑点多少及尺寸，大体分为以下三种情况。
1、斑点较少，且直径小于1mm。出现这种情况的斑点缺陷，主要是由于氧化铝粉中铁杂质以及各种辅料中铁含量超过3%而引起的；
2、斑点较多，且直径小于2mm。这可能是由于球磨机掉砖，或球磨和喷雾过程中浆料未除铁等原因造成。
3、顶层出现斑点，且斑点较大。这一般是由窑炉预热带风管带入铁锈或耐火砖掉入产品表面而所致。
综上所述，为减少或消除斑点缺陷应使用纯净的a氧化铝粉及其它辅助原料；在放浆、喷粉和放料是均需多次除铁，并及时清理除铁器；要定期清理窑炉各风管。
二、起泡
起泡缺陷一般出现在滚制成型工艺制作的高铝瓷球中。由于滚制成型时成品球抷是通过许多半成品小球之间的互相碰撞长大并完成致密化过程，在滚制最终完成前需要进行10-120min的抛光，以调整半成品球抷的球形度和表面光洁度。烧成时由于球抷表而温度高，首先烧结形成致密表面层，阻碍内部水分的蒸发、排出，从而导致成品瓷球表面起泡。基于以上原理，为消除起泡缺陷：
1、在滚制高铝瓷球胚体的过程中，应兼顾半成品致密度和光洁度，同时尽量减少出锅前的抛光时间。
2、减少配方中低温溶剂和高温易挥发物质的含量。
烧制前烘干半成品水分，使其不能超过0.3%。
三、粘损
针对此问题的处理方法：
1、在瓷球与瓷球、瓷球与碳化硅硼板、瓷球与立柱之间，通过撒刚玉砂、放刚玉垫板等进行隔离；
2、在兼顾产量的同时减少每层瓷球的装窑高度；
3、设计固相烧结配方，减少瓷球内部出现的玻璃相，在烧成温度范围的下限烧成，适当延长保温时间。以上措施均能很好地解决粘损缺陷，提高产品合格率
四、风晶
风晶缺陷是指在窑炉冷却带高铝瓷球出现的风晶炸裂。这主要是因为产品在高温烧成情况下已达到致密化，烧结瓷化的高铝瓷球具有较小的气孔率，而在冷却至570℃和790℃时，石英相变产生较大的体积变化而导致产品炸裂。因此一旦出现风晶炸裂情况时，如果是辊道窑或隧道窑要及时降低进窑车速度，降低冷却带的进风量，调整产品装窑高度，并避免冷风直接吹响热的产品；如果是梭式窑只需降低冷却风进风量即可。风晶炸裂在滚制成型的大尺寸瓷球中出现较多，很少出现在半等静压或等静压成型的高铝瓷球中。这是因为滚制成型瓷球难以释放石英相变产生的应力。因此，在滚制成型方式制备高铝瓷球的组成配方设计上，应尽量降低出现游离SiO2的可能性，最好在配方设计上考虑促进形成一定量的莫来石或尖晶石的生成，来防比风晶缺陷的产生。
五、腰裂
腰裂是一种在出窑产品中很难直接被发现和检测的缺陷，他是在高铝瓷球预磨完后表面出现的环形裂纹。该裂纹较多地位于球冠下方5mm处左右，并因此而得名。缺陷严重时会有0.5mm宽度的裂纹环绕瓷球一周。含有该缺陷的瓷球在使用过程中会出现碎球、裂球等严重质量事故。根据我们的经验，这种裂纹在半成品球坯中既已存在，主要集中出现在全自动化半等静压成型的瓷球中。主要原因是粉料空心度大、流动性差，导致在成型过程中产生大量的高压密闭气体无法顺利及时排除所致，从而在烧制排气的过程中留有成片分布的裂纹去域，预磨去高铝瓷球外表层后，腰裂就显露出来了。出现腰裂情况时要及时调整前期原料制备工艺，以增加粉料流动性，并延长压机泄压和保压时间；采用煤油进行半成品浸泡筛选（砸开半成品才能看见）；如果半成品球石异形就需要换橡胶模具；延长产品烧成时经过1000-1300℃温度区间的升温时间。采取以上措施可以彻底地解决高铝瓷球出现腰裂的问题。
六、生烧
生烧缺陷指的是高铝瓷球由于未充分烧结致密化而使理化性能不达标的情况。一般可通过检测瓷球吸水率、比重等指标加以判断。高铝瓷球若出现生烧的情况，排除简单停电、停气等生产因素外，技术角度分析的直接原因可能有：配料差错、浆料粒度偏粗、球磨时间不够、成型压力和窑炉温度波动等。在上述所有工艺控制点都确定无差错的情况下、则需考虑更换a氧化铝粉和配方。
七、磨耗大
磨耗大缺陷指在高铝瓷球正常生产的情况下，部分产品磨耗突然变大，超出正常波动范围，无法判断为合格产品的。磨耗作为研磨介质的重要指标，直接影响高铝瓷球的品质。出现磨耗大的情况主要原因有;
1、原料性能指标急剧下降、杂质多；
2、高铝瓷球出现生烧情况；
3、高铝瓷球内部晶粒异常长大，过烧产生大量气孔；
4、配方体系不稳定，烧成温度窄。针对磨耗突然增大的情况，应选择稳定的原料供应商，做到每批必检，如遇到不合格原料要尽量不用，少用；出现生烧的高铝瓷球要进行返烧处理；降低窑炉最高烧成温度，延长保温时间，避免晶粒因过烧异常长大；同时确保高铝瓷球内部烧制均匀性；重新选择烧成温度较宽的配方体系，并加入微量的MgO，在晶界处形成镁铝尖晶石抑制晶粒异常长大。
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