¿Cómo puede el cuerpo cerámico producir más cristales de mullita con forma de agujas?

Como característica importante de los cuerpos cerámicos para sanitarios, podemos mencionar la solidez, la resistencia al choque térmico y la resistencia a la corrosión del material. Además, dado que los productos cerámicos se fabrican procesando el material en polvo hasta un determinado estado según su propio método de densificación, prensándolo con un método de prensado adecuado para la forma del producto y luego sinterizándolo, además de las características anteriores, el material Las características desde la carga hasta el disparo también son importantes. Las características que posee este proceso incluyen la resistencia durante la etapa de prensado (llamada resistencia en húmedo en esta especificación, porque generalmente se usa agua como ayuda de prensado en el proceso de prensado de cerámica), la resistencia del material después del secado después del prensado (llamada seco resistencia), contracción durante el secado (llamada contracción en seco) y contracción durante la sinterización (llamada contracción por sinterización), así como la deformación causada por el ablandamiento del material durante la sinterización (deformación por sinterización). Entre estas propiedades, dado que los materiales cerámicos sinterizados a altas temperaturas tienen una excelente resistencia a la corrosión, la resistencia a la corrosión no es un problema particular en las aplicaciones generales de materiales cerámicos.

Estas propiedades de los materiales cerámicos son aditivas o debilitantes entre cada par de propiedades, por lo que existen dificultades técnicas para mejorar todas estas propiedades. Por tanto, la técnica anterior (1) tiene los siguientes problemas. La resistencia del cuerpo cerámico varía con la resistencia del material al choque térmico. El cuerpo verde (en lo sucesivo denominado cuerpo de vidrio) hecho de piedra de porcelana, feldespato y arcilla como materias primas principales y densamente sinterizado tiene una resistencia a la flexión de 40-80 Mpa.

Este cuerpo de vidrio está compuesto por fase cristalina y fase vítrea. La fase cristalina contiene mullita y mullita. Inicialmente, la materia prima contiene fases cristalinas y durante el proceso de sinterización se deposita mullita a partir de sílice y alúmina, que son principalmente minerales de silicato de aluminio. La fase vítrea se compone principalmente de vidrio de silicato, que se compone principalmente de dióxido de silicio y contiene óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos.

Por otro lado, en los últimos años se ha utilizado corindón en sustitución del corindón en el cuerpo para mejorar la resistencia, y este cuerpo cerámico de alta resistencia se ha utilizado en sustitución del cuerpo de vidrio. Este cuerpo verde también se llama porcelana de alúmina y se utiliza en vajillas, aislantes, etc.

Por ejemplo, se conocen las solicitudes descritas en las publicaciones de patente japonesa números 41-14914, 43-19866, 2-40015 y 7-68061 y la publicación de patente japonesa retrasada 6-232970.

La publicación de patente japonesa n.° 41-14914 tiene una proporción de fases cristalinas de 35-75 %, y las fases cristalinas incluyen cristobalita, silicato y mullita; la publicación de patente japonesa n.° 43-19866 es la fase cristalina de; el blanco original se forma añadiendo alúmina, alúmina y mullita; la tasa de cristalización de aquellos cuerpos verdes divulgados en la Publicación de Patente Japonesa N° 2-40015 y la Publicación de Patente Japonesa N° 7-68061 es superior al 40%, y la fase cristalina Contiene corindón, piedra laminada de mullita, cristobalita y cuarzo, y todos los componentes pueden aumentar la resistencia de la cerámica y reducir la deformación por sinterización. Además, la publicación de patente japonesa número 6-232970 describe la aplicación de cerámicas de alúmina en artículos sanitarios.

La resistencia a la flexión de la porcelana de alúmina es de 150-300 MPa, por lo que la resistencia del cuerpo de vidrio se puede aumentar no menos del doble. El principio de esta mejora es el siguiente.

Para los cuerpos verdes de vidrio, debido a la tensión generada durante el proceso de enfriamiento durante el proceso de sinterización, existe una gran diferencia en los coeficientes de expansión térmica de la fase de vidrio y la fase de vidrio en el cuerpo verde, lo que conducirá a la formación de microfisuras cerca de la fase vítrea. La presencia de estas microfisuras reduce la resistencia original.

Por el contrario, en el caso de las cerámicas de alúmina, debido a la oportuna sustitución por corindón, se reduce el número de microfisuras y se aumenta la resistencia.

Además, dado que las partículas de corindón más pequeñas y más fuertes están dispersas uniformemente en el cuerpo verde, se evita un mayor desarrollo de grietas debido al agrietamiento por tensión, mejorando así aún más la resistencia.

Esta porcelana de alúmina tiene excelentes propiedades de resistencia, pero cuando se usa en las mismas condiciones que el cuerpo de vidrio, ocurrirán los siguientes problemas.

A pesar de tener muchas microfisuras como se mencionó anteriormente, el cuerpo de vidrio tiene una excelente resistencia al choque térmico porque estas microfisuras relajan la tensión causada por el choque térmico.

Por otro lado, para las cerámicas de alúmina tradicionales, debido a la menor cantidad de microfisuras mencionadas anteriormente, la resistencia al choque térmico se reduce. Especialmente para productos grandes como los artículos sanitarios, el producto se enfriará durante el proceso. proceso de sinterización.

Además, la proporción de la fase cristalina en el cuerpo verde es mayor que la del cuerpo de vidrio porque al utilizar cerámicas de alúmina convencionales, se aumenta la cantidad de alúmina añadida para fortalecer el cuerpo verde.

Sin embargo, debido a la alta proporción de fase cristalina, se reduce la cantidad de fusión de las partículas de materia prima, lo que cambia la fase de vidrio para una mayor sinterización y, como resultado, se cambia el proceso de sinterización.

Por lo tanto, es necesario sinterizar a una temperatura de sinterización más alta que el cuerpo de vidrio, pero considerando el costo de sinterización, es más adecuado sinterizar a una temperatura más baja usando la misma temperatura de sinterización que el cuerpo de vidrio. es beneficioso para la misma temperatura de sinterización que el cuerpo de vidrio sinterizado en el equipo de producción.

Por otro lado, para poder sinterizar el cuerpo verde de alúmina a menor temperatura, es necesario añadir óxido de sodio u óxido de potasio como coadyuvante de sinterización para acelerar la vitrificación de la materia prima y triturar la polvo de materia prima.

Sin embargo, cuando se añaden auxiliares de sinterización, debido a que la viscosidad de la materia prima vitrificada en el cuerpo verde disminuye durante el proceso de sinterización, la viscosidad del cuerpo verde es causada por tensiones como el peso muerto durante la sinterización. El proceso de sinterización aumentará la deformación, lo que resultará en una mayor deformación durante la fabricación del producto.

Como se mencionó anteriormente, las cerámicas de alúmina convencionales tienen problemas de resistencia al choque térmico y un rendimiento de sinterización deficiente.

Para el deterioro del rendimiento de sinterización, se pueden usar métodos como agregar auxiliares de sinterización o pulverizar aún más el polvo de la materia prima, pero esto conducirá a nuevos problemas de aumento de la deformación por sinterización del cuerpo verde.

(2) El método para reducir la deformación por sinterización y el vidriado correspondiente del cuerpo cerámico se puede aplicar a una variedad de productos. En la vertiente civil, los usos principales son vajillas y sanitarios, con accesorios aislantes y otros destinados a fines comerciales. Sin embargo, en estos productos, desde la perspectiva de la decoración y la función de uso, el cuerpo cerámico no se utiliza solo, sino que debe esmaltarse en la superficie.

El esmalte cerámico se utiliza principalmente como esmalte para artículos sanitarios. Este tipo de esmalte cerámico está compuesto principalmente por RO2 (óxido ácido, principalmente SiO2), R2O2 (óxido anfófilo, principalmente Al2O3) o R2O+RO (óxido alcalino, principalmente K2O, Na2O, CaO, ZnO, MgO, BaO y SrO), y también puede contener agentes opacificantes como óxido de circonio, óxido de estaño y colorantes diversos si es necesario.

Como se mencionó anteriormente, si el polvo de la materia prima se pulveriza para reducir la deformación por sinterización, la deformación durante el proceso de sinterización se reducirá, pero en comparación con el polvo sin pulverizar, se aplica esmalte, como el esmalte cerámico, a La superficie del cuerpo aumentará la contracción del cuerpo verde a la temperatura inicial del esmalte derretido durante el proceso de sinterización, lo que provocará el problema de que el esmalte se pele debido a la deformación. Además, si se aumenta la cantidad de coadyuvante de sinterización, la viscosidad de la materia prima vitrificada se reducirá y el proceso de sinterización avanzará rápidamente, provocando problemas similares.

(3) Densidad de sinterización del material y resistencia del cuerpo verde En términos generales, la resistencia de los materiales cerámicos se puede mejorar mediante una sinterización densa. Sin embargo, para algunos o un gran número de materiales cerámicos que contienen esmaltes similares al objeto de la presente invención, a medida que avanza el proceso de sinterización de los materiales, aumentará la deformación de sinterización debido al ablandamiento de los materiales. Por lo tanto, para algunos o una gran cantidad de materiales cerámicos esmaltados, si la densidad de sinterización se limita a un nivel más bajo para reducir la contracción de sinterización o la deformación de sinterización del material, la resistencia del material también se reducirá.

(4) La resistencia en húmedo, la resistencia en seco y la contracción en seco de los materiales son características muy importantes en el proceso de fabricación del producto. Especialmente en el proceso de producción de productos grandes, como artículos sanitarios, se requiere una mayor resistencia en húmedo y en seco. Además, la cantidad de contracción por secado debería ser preferiblemente pequeña para evitar que se rompa durante la etapa de secado. Para las cerámicas convencionales, estas propiedades son insuficientes y es necesario aumentar el espesor del material más allá de lo necesario, teniendo en cuenta la rotura del producto durante el procesamiento en las etapas de producción o resistencias similares. Además, debido a la gran cantidad de contracción por secado, se requiere un secado en gradiente para evitar desgarros, lo que provocará el problema de que el secado lleva mucho tiempo.