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陶瓷粉体的结块和团聚简单解读

陶瓷粉体的结块,是指一小部分质量的颗粒通过表面力或固体桥接作用结合在一起,团聚是指颗粒经过牢固结合或化学反应形成的巨大颗粒。团聚和结块之间的间隙,大于组成颗粒之间的间隙,大的间隙需要更长的烧结时间。另外,各团聚体或结块颗粒内部的致密化将导致收缩,从而使相互之间的间隙进一步加大。结块和团聚现象在粉体制备的几个阶段都有可能出现。

粉体颗粒结块和团聚
颗粒结块和团聚示意图

1、球磨过程中;液体介质使得颗粒之间存在着范德华引力,则相互之间结合在一起,形成结块,与之相对应的就是粉体,在临近液体介质中也会产生扩散电荷层,两个颗粒扩散层重叠会产生排斥力,可以阻止颗粒的相互靠近。研究发现许多氧化物粉体,在水溶液中的分散性能和分散程度,受水溶液的pH值控制,因此可通过调整pH值来改善粉体的结块。也可以用聚合物溶液稳定胶体分散,有机物包裹的颗粒相互靠近时,吸附聚合物的相互重叠将产生排斥能产生排斥力。这种排斥力的产生主要是因为聚合物和溶剂混合引起自由能增加。

2、千燥过程中;残余水分在颗粒颈部之间产生液体桥接,液体桥接内的毛细管压强在两个颗粒之间产生吸引力,与范德华力大小相当。并且盐的析晶可以产生固相桥接现象。盐桥结合强度取决于桥的强度,以及固相颗粒与结晶盐的结合强度。粉体浆料中盐溶液的浓度决定着“盐桥”的平均颈部尺寸大小。通过漂洗(清洗)或化学处理使盐沉淀,可以消除盐桥现象,防止颗粒的结块和团聚。

氧化锆炉窑
氧化铝氧化锆气炉窑图片展示

3、煅烧过程中;形成的固相桥接主要是由于固相颗粒之间的部分烧结,或颈部生长如果在颗粒制备过程中,已经形成了松散的结块体,煅烧过程的热处理将使这些结块体转,变成更加坚硬的团聚体。由于烧结颈部的尺寸,随着煅烧温度的升高而加大,团聚体的结合强度随着温度的升高而提高。通常通过球磨,利用机械能来破坏这些团聚体。

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