"볼"은 고순도 알루미나의 적용 운명에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.-
고{0}}순도 알루미나는 뛰어난 광학적, 전기적, 열적 및 기계적 특성으로 인해 현대 하이테크 산업의 발전을 지원하는 중요한 기초 소재가 되었습니다.- LED 조명 및 리튬 배터리 분리막부터 반도체 웨이퍼 및 고급 광학 부품에 이르기까지 다양한 순도 등급의 고순도 알루미나는 대체할 수 없는 역할을 하며-분말 품질에 대한 요구가 더욱 높아집니다.
고순도-나노-알루미나 분말을 준비하는 동안 분쇄 단계에서는 볼밀, 비드밀과 같은 습식 초미세 분쇄 장비가 선호됩니다. 이러한 초미세 분쇄 장비의 사용에 있어서 분쇄 매체의 선택은 분쇄 후 최종 제품의 비용, 효율성 및 품질을 결정하기 때문에 매우 중요한 문제입니다. 일반적인 분쇄 매체에는 유리 구슬, 규산지르코늄 구슬, 강철 볼, 알루미나 볼, 지르코니아 볼 등이 포함됩니다. 이들은 습식 분쇄 공정과 분말 입자 크기를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 내마모성이 뛰어난 연삭 매체라도 마모를 완전히 피할 수 없으며 마모된 입자가 연삭되는 재료를 오염시킬 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 제조업체는 일반적으로 동일하거나 유사한 재료로 만들어진 분쇄 매체를 선호합니다.
01 알루미나 연삭 미디어 볼에 영향을 미치는 요인
알루미나 세라믹 볼은 마찰-마모 부품이며, 마모율은 내부 및 외부 요인 모두에 의해 영향을 받으며 내부 요인이 더 큰 영향을 미칩니다.
알루미나 세라믹의 내마모성은 재료의 기계적 특성 및 미세 구조의 시너지 효과와 밀접한 관련이 있습니다. 현재 세라믹의 인성과 입자 크기는 가장 많이 연구되는 요소이며 내마모성과 가장 밀접하게 관련된 내부 요소입니다. 인성은 세라믹에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 입자 크기가 작을수록 세라믹의 내마모성이 향상되므로 내마모성{3}}세라믹은 미정질 구조를 향해 개발되고 있습니다.
연삭 장비를 사용하여 분말을 분쇄하는 동안 연삭 매체의 취성 파괴 마모는 매체 자체의 수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라 쉽게 오염 문제를 야기합니다. 따라서 분쇄가 알루미나 분말의 순도에 미치는 영향을 줄이기 위해 내마모성-, 고순도- 알루미나 세라믹 분쇄 비드를 사용해야 하는 경우가 많습니다.
02 원료 선정
청정
일반적으로 고{0}}순도 -Al2O₃ 분말을 사용하는 것은 고성능 알루미나 연삭 볼을 준비하기 위한 중요한 전제 조건입니다.- 그 이유는 주로 다음과 같습니다. 첫째, 고-순도 -Al2O₃ 분말을 사용하면 소결 후 기공 형성 위험을 효과적으로 줄일 수 있으며, 무기 불순물이 고온에서 세라믹 분말과 반응하거나 매트릭스에 남아 미세 균열을 형성할 가능성을 피할 수 있습니다. 이는 알루미나 연삭 볼의 밀도를 보장하여 더 높은 연삭 효율과 내마모성을 제공합니다. 둘째, 고순도-원료를 사용한다는 것은 분쇄 볼이 심하게 마모되더라도 떨어져 나온 입자가 고순도 알루미나 분말을 오염시키지 않아 순도를 유지한다는 의미입니다.-
입자 크기
연삭 볼의 마모 메커니즘은 주로 소성 변형과 부분적인 입계 균열을 포함하여 가벼운 마모를 초래합니다. 입자가 거칠면 입자간 균열이 발생하여 심각한 마모가 발생할 수 있습니다. 입자 크기가 작을수록 세라믹의 내마모성이 좋아집니다. 따라서 원료분말의 입경을 선정할 때에는 세라믹의 입경을 줄이고 연삭볼의 내마모성을 높이기 위해 가능한 한 입경이 작은 -Al2O₃ 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 더 큰 입자에 비해 더 작은 입자는 더 큰 비표면적 또는 표면 에너지를 가지므로 소결을 위한 더 큰 추진력을 제공하고, 소결 온도를 낮추며, 잠재적으로 더 높은 소결 밀도를 제공하여 재료의 기계적 특성을 향상시킵니다.
03 성형기술도 중요하다
일반적으로 분쇄 볼의 구형도가 좋을수록 분쇄된 제품의 입자 크기 분포가 더 균일해집니다. 연삭 볼이 작을수록 연삭 중 볼 사이의 접촉점이 많아져 재료 분쇄 기회가 늘어나고 미세한 연삭이 가능해집니다. 현재 국내외적으로 구형 세라믹 분쇄 매체를 생산하기 위한 성형 기술로는 드롭 성형(구형 과립화), 등방성 프레싱 및 롤링 방법이 있습니다. 다양한 성형 방법으로 생산되는 제품의 품질은 다양합니다.
드롭 성형(구형 과립화)
외부 겔화 방법으로도 알려진 낙하 성형 방법은 작은 직경의 세라믹 미소구체를 생산하기 위한 지속적이고 효율적인 방법입니다.- 그 특징은 슬러리에서 형성된 물방울이 유성 매체의 표면 장력을 사용하여 모양을 형성한다는 것입니다. 이 방법으로 얻은 구형도는 기존 압연 방법보다 우수합니다. 마이크로비드는 내부가 균일하고 조밀하여 추가적인 바인더 분사나 성형이 필요하지 않으며, 이 방법은 작은-직경의 세라믹 볼 생산을 위한 등압성 압착 및 롤링 방법보다 기술적으로 우수합니다.
등방성 프레싱
등방압 성형에는 분말을 유연한 구형 주형에 채우고, 주형을 밀봉한 후 냉등방압 프레스의 작업실에 배치하는 과정이 포함됩니다. 금형은 모든 방향에서 균일한 압력을 가하는 액체 매체에 의해 압축됩니다. 탈형 후 구형 성형체를 얻습니다. 등방적이고 균일한 고압으로 인해 구형 그린 콤팩트가 균일하고 조밀하게 형성되어 그린 강도가 높아집니다. 그러나 금형으로 인한 한계로 인해 생산 효율성이 낮아지고, 소-직경 세라믹 볼 생산에 등방압 프레싱 기술 적용이 제한됩니다.
등방성 프레싱 공정(다이어그램 자리 표시자)
롤링 방식
롤링 방식은 현재 작은 직경의 연삭 비드를 대량 생산하기 위한 주류 기술입니다.- 그 원리는 "눈덩이 만들기"와 비슷합니다. 이 공정에는 바인더 액체를 분사하여 코어 볼을 적신 다음, 촉촉한 코어 외부에 건조 분말을 추가한 다음 롤링 작용으로 압축합니다. 이 방법은 원리가 간단하고 생산 효율이 높아 밀리미터-규모의 세라믹 볼을 성형하는 데 여전히 가장 좋은 방법입니다. 현재 많은 국내 기업들이 스프레이 및 분말 공급 장치를 포함한 다양한 매개변수의 자동 제어 및 최적화를 달성하여 알루미나 및 지르코니아와 같은 고품질 세라믹 볼의 대량 생산이 가능해졌습니다.{6}}
04 소결 체제
지나치게 높은 소결 온도와 지나치게 긴 유지 시간은 Al2O₃ 결정의 성장을 촉진하고 액상의 양을 증가시킬 수 있습니다. 이는 강도를 감소시킬 뿐만 아니라 내마모성도 감소시킵니다. 그러나 온도가 너무 낮으면 소결밀도가 감소하고, 세라믹볼의 내마모성도 감소한다. Al₂O₃ 함량이 높더라도 부적절한 소결 온도는 우수한 내마모성을 보장하지 않습니다. 핵심은 세라믹 볼의 상 구성과 미세 구조에 따라 달라집니다. 따라서 적절한 소결온도를 결정하고 적절한 유지시간을 조절하는 것이 필요하다. 일반적으로 저온-속소성 기술을 채택할 수 있으며 이는 상당한 에너지 절약 이점을 제공합니다.- 또한 알루미나 세라믹 볼의 입자 성장을 억제하여 제품 강도와 인성을 향상시켜 내마모성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
소결조제는 저온-속소성에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 사용되는 시스템에는 SiO2-CaO-MgO 시스템, MnO2-TiO2-MgO 시스템 및 CuO-SiO2 시스템이 포함됩니다. 이러한 시스템은 소결 온도를 크게 낮추는 동시에 입자를 미세화하고 구조를 안정화하며 재료의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.