粉體的團聚對陶瓷產(chǎn)品的影響
編輯：轉自：無(wú)機非金屬材料科學(xué)
發(fā)布時(shí)間：2024-03-15
粉體的團聚是一個(gè)在陶瓷制備過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，它對陶瓷產(chǎn)品的性能和質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。團聚現象的發(fā)生主要是由于顆粒間的相互作用力，如范德華力，導致顆粒聚集成團。團聚體的形成會(huì )降低陶瓷粉體的流動(dòng)性、分散性和燒結活性，進(jìn)而影響陶瓷的燒結性能、機械性能和微觀(guān)結構。
粉體的團聚對陶瓷產(chǎn)品的影響主要體現在以下幾個(gè)方面：
1. 形態(tài)影響：團聚會(huì )導致陶瓷產(chǎn)品的坯體堆積密度降低和形態(tài)不均勻。這是因為團聚體內部顆粒間的空隙較大，使得整體堆積密度下降，同時(shí)團聚體的存在也會(huì )破壞陶瓷產(chǎn)品形態(tài)的均勻性。
2. 性能影響：團聚體會(huì )引入大量的缺陷和氣孔，嚴重影響燒結體的致密度、強度、韌性和可靠性。團聚體內的顆粒之間結合力較弱，易導致燒結體在受力時(shí)發(fā)生斷裂，從而降低產(chǎn)品的機械性能。此外，團聚體還可能影響陶瓷產(chǎn)品的熱學(xué)性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能等。
3. 燒結過(guò)程：團聚體會(huì )加速粉體在燒結過(guò)程中的二次再結晶，形成大的晶粒，使得陶瓷產(chǎn)品無(wú)法達到納米尺寸要求，從而失去納米陶瓷特有的性能。4. 收縮率與致密性：團聚體的大小、形狀及分布狀態(tài)等嚴重降低燒結體的收縮率和陶瓷部件的致密性和形態(tài)的均勻性。首先，團聚現象會(huì )導致陶瓷粉體中的顆粒不能有效地排列和接觸，這就會(huì )使得陶瓷產(chǎn)品的燒結過(guò)程中的收縮率降低。燒結是一個(gè)在高溫下通過(guò)顆粒間物質(zhì)傳輸使得顆粒緊密結合的過(guò)程，團聚體的存在阻礙了顆粒間的直接接觸和有效燒結，從而影響了燒結體的收縮。其次，團聚體內部顆粒間的空隙較大，這些空隙在燒結過(guò)程中難以完全消除，導致燒結體的致密度下降。致密度是衡量陶瓷產(chǎn)品性能的重要指標之一，致密度不足會(huì )直接影響陶瓷產(chǎn)品的強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性等諸多性能。
5. 燒結溫度：團聚體的存在會(huì )導致粉體的燒結活性降低，使得陶瓷產(chǎn)品需要更高的燒結溫度才能完成燒結致密化過(guò)程。這是因為團聚體內部的顆粒間結合力較弱，需要在更高的溫度下才能發(fā)生有效的物質(zhì)傳輸和顆粒重排，從而實(shí)現燒結致密化。此外，團聚體內部的顆粒間空隙較大，這些空隙在燒結過(guò)程中需要消耗更多的能量才能被消除，這也需要提高燒結溫度。因此，團聚體的存在會(huì )導致陶瓷產(chǎn)品的燒結溫度范圍變寬，燒結過(guò)程變得更加困難。團聚分為軟團聚和硬團聚兩種類(lèi)型。軟團聚是由顆粒間的靜電吸引力或范德華力引起的，這種團聚體在受到外力作用時(shí)容易重新分散成單個(gè)顆粒。而硬團聚則是由顆粒間的化學(xué)鍵合或燒結頸形成的，這種團聚體較為穩定，難以通過(guò)簡(jiǎn)單的機械手段破碎。為了防止和減少陶瓷粉體的團聚，可以采取一系列措施。首先，在制備過(guò)程中，通過(guò)控制合適的pH值、溫度、濃度等條件，使顆粒處于高分散狀態(tài)。其次，加入適量的分散劑或電解質(zhì)，通過(guò)吸附作用、膠團體作用和空間位阻效應來(lái)抑制團聚。此外，在制備過(guò)程中還可以采用特殊處理方法，如冷凍干燥法，以去除顆粒表面的雜質(zhì)，減少團聚的發(fā)生。除了制備過(guò)程中的控制措施，還可以通過(guò)后續處理來(lái)消除團聚。例如，研磨處理可以通過(guò)機械力將團聚體破碎成較小的顆粒；超聲波處理可以利用聲波產(chǎn)生的空化效應和機械效應來(lái)破壞團聚體。此外，高溫煅燒也是一種有效的消除團聚的方法，通過(guò)高溫使團聚體中的化學(xué)鍵合或燒結頸斷裂，從而得到分散性良好的陶瓷粉體。陶瓷粉體的團聚是一個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題，通過(guò)合理的制備工藝和控制措施，可以有效減少團聚現象的發(fā)生，提高陶瓷產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。因此，為了制備高性能的陶瓷產(chǎn)品，防止粉體團聚現象的發(fā)生至關(guān)重要。
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