不论是电子陶瓷,微波陶瓷还是陶瓷基板,原材料制备工序中,一定需要对粉体进行研磨。从更大的角度来看,大部分粉体材料在进入下一道工序前,都需要研磨,比如锂电池的正极材料,涂料,甚至是食品行业。今天我们就来看看陶瓷粉体的研磨工艺,以及设备。
一、陶瓷粉体的制备:
 
◎ 多种化学原料按科学比例进行配方;
◎ 混合研磨到一定细度;
◎ 干燥造粒;
◎ 烧结形成主晶相;
◎ 烧结块粉碎后成为陶瓷粉体。
物料是否混合充分,研磨到位,对陶瓷粉料性能有重大影响,所以要注重物料的混合、研磨情况。
固相合成的陶瓷粉体中加入一些其他成分如助烧剂,再研磨分散,干燥造粒,成型,烧结,形成陶瓷元件。
研磨后固体颗粒粒径在一个合理值,粒径分布范围小,颗粒的圆整度要好。这样的研磨物料,干燥造粒形状好,成型压实密度高,烧结温度容易控制,最终得到的陶瓷元件晶粒细密均匀,结构致密,物料性能好。
另一工艺是在制备陶瓷元件的过程中,按配方将所有的化合物包括助烧剂等一起放在砂磨机中混合,研磨及分散,在陶瓷元件的烧结过程中形成陶瓷主晶相。
如果想得到性能良好的研磨物料,就需要合适的研磨设备及相应的研磨工艺。
一文看懂陶瓷粉料的研磨
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二、砂磨机的类型
按研磨物料的细度,砂磨机可分为两类:
  1. 盘式砂磨机

 

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盘式砂磨机的原理:
◎ 带有研磨盘的搅拌轴水平安装在研磨筒内。
◎ 研磨筒内的研磨珠子由旋转的研磨盘激活。
◎ 物料从进料处沿轴向流向出料处,过程中被研磨珠子撞击研磨。
◎ 物料在出口处与研磨珠子分离。
特点:能量密度及流量适中,珠子装填量大,可将颗粒研磨到微米范围。
2. 棒销式砂磨机
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亚微米或纳米研磨,砂磨机须具备的两个条件:
(1)砂磨机的流量尽可能大:以获得更佳颗粒粒径分布。
(2)研磨筒体内能量密度要大:砂磨机有足够的能量将颗粒研磨细,同时保持适当的产能。
  • 研磨筒体粗短,棒销顶端接近研磨筒壁,珠子线速度大。
  • 筒状缝隙分离器体积大,占据近三分之二的研磨轴内腔。
  • 主电机功率大,约为同容积盘式砂磨机的3倍。
  • 采用大流量循环研磨的方式,将物料研磨至亚微米或更细。
3. 涡轮式砂磨机
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涡轮砂磨机与棒销砂磨机:
  • 线速度低的研磨珠子通过研磨盘上涡通道加速到最高线速度。
  • 棒销式砂磨,棒销靠近研磨筒壁,激发的珠子线速度高。
  • 涡轮砂磨机能做的事,棒销式砂磨机都能做。
  • 涡轮砂磨机除了结构复杂,没有额外好处。
  • 同等条件,涡轮砂磨机产能较低。
  • 涡轮砂磨机的大型化受到限制。
三、砂磨机研磨方式
粗磨及细磨,研磨珠子承担以下两个任务:
1、将最大颗粒击碎,这需要:
研磨珠子粒径 = 最大研磨颗粒粒径 x 20 - 25
2、将物料研磨至所需细度,这需要:
 研磨珠子粒径 = 出料颗粒平均粒径(或 d50)x 1000
当两种公式得出的研磨珠子粒径相差过大,则需要两种粒径的研磨珠子来完成任务,即分粗磨及细磨两段。
1)串联研磨
 
概述:数台串联的WSP砂磨机与数台预分散罐构成一个研磨系统,物料依次经各台砂磨机研磨,达到所需细度。
串联研磨示意图
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串联研磨过程特点:
• 物料有均等机会通过砂磨机,颗粒粒径分布好,研磨效率高
• 研磨生产线可连续生产,砂磨机利用率高
• 各台砂磨机可安排不同粒径的研磨珠子
2)交替循环研磨过程
构成:两座预分散罐与一台砂磨机组成研磨系统;
原理:所有物料通过砂磨机进入到另一预分散桶,物料在这个研磨系统交替循环。
交替循环研磨研磨过程特点:
  • 物料在两个预分散桶及砂磨机之间交替循环研磨
  • 每次循环研磨,所有物料都过砂磨机,物料的颗粒粒径分布好
  • 研磨过程及效果类似于串联研磨
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3)简单循环研磨过程
构成:一座预分散罐与一台砂磨机构成简单循环研磨系统。
原理:预分散罐的物料经砂磨机再进入预分散罐,不断循环研磨,直到设定细度。
简单循环研磨过程示意图
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本文参考:常州市龙鑫智能装备有限公司 《5G介质滤波器陶瓷粉料的研磨及导电银浆的分散研磨》
 

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):一文看懂陶瓷粉料的研磨

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作者 li, meiyong