噴霧干燥機在陶瓷產(chǎn)品制備中應(yīng)用廣泛,以下是一些用到該工藝的陶瓷產(chǎn)品:
結(jié)構(gòu)陶瓷:
氮化硅陶瓷:氮化硅陶瓷具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能。在制備氮化硅陶瓷粉體時,采用噴霧干燥工藝,將氮化硅粉料與各種燒結(jié)助劑的混合液霧化成微小液滴,經(jīng)瞬間干燥得到流動性好的顆粒狀粉料,適合干壓成型等工業(yè)化生產(chǎn),有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
氧化鋁陶瓷:例如高純氧化鋁陶瓷微球、多孔氧化鋁陶瓷等。對于高純氧化鋁陶瓷,通過噴霧干燥工藝可精準(zhǔn)控制其粒度分布和顆粒形貌,滿足鋰電池隔膜等生產(chǎn)工藝對氧化鋁粉體的高性能要求,如提高隔膜的孔隙率、透氣性和吸液率等。多孔氧化鋁陶瓷作為鋰電池陶瓷隔膜涂層材料,利用噴霧干燥能在惰性氣體環(huán)境下將液態(tài)物料霧化干燥,防止物料氧化,且可實現(xiàn)有機溶劑的回收再利用,整個過程安全、環(huán)保、節(jié)能。
功能陶瓷:
PTC 熱敏陶瓷:在 PTC 熱敏陶瓷片生產(chǎn)過程中,噴霧干燥法造粒是重要工序。把帶有粘合劑的粉料用噴霧器噴入造粒塔中進行霧化,霧滴被塔中熱氣流干燥成顆粒狀粉體,這種粉料具有較好的流動性與壓延性,能使壓片工序中得到的片子具有較好強度、不易分層開裂,從而保證了 PTC 陶瓷片的外觀、機械性能以及阻溫特性。
陶瓷電容器:如多層陶瓷電容器(MLCC)用的陶瓷介質(zhì)材料。噴霧干燥工藝可將陶瓷漿料制成粒度均勻、球形度好的粉末,有利于提高電容器的性能和可靠性,還能提高生產(chǎn)效率,滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。
日用陶瓷:部分高檔日用陶瓷在生產(chǎn)過程中也會用到噴霧干燥工藝。例如,一些對瓷質(zhì)要求較高的骨瓷、強化瓷等,通過噴霧干燥制備的粉料粒度均勻,能使坯體更加致密,提高產(chǎn)品的白度、透光度和機械強度,同時也有助于實現(xiàn)自動化生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
特種陶瓷:在特種陶瓷造粒中,噴霧干燥技術(shù)能夠同時實現(xiàn)脫水過程和造粒過程,極大地增強了粉料的流動性,保證了成型后的生坯具有一定的密度和強度,在特種陶瓷的干壓成型中起到重要作用。通過精確控制噴嘴的霧化效果與干燥室內(nèi)的溫度、風(fēng)速,能夠確保陶瓷粉體在極短時間內(nèi)形成理想的球形顆粒,提升陶瓷制品的燒結(jié)性能和機械強度,降低能耗和生產(chǎn)成本。
噴霧干燥機在制備陶瓷產(chǎn)品時,影響其產(chǎn)品質(zhì)量的因素主要有以下幾個方面:
原料純度:原料的純度直接影響陶瓷產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。純度高的原料能減少雜質(zhì)對陶瓷性能的不良影響,如提高陶瓷的致密度、機械強度和電氣性能等。
漿料濃度:漿料濃度過高,會使霧化困難,液滴在干燥過程中可能因干燥不充分而導(dǎo)致顆粒內(nèi)部出現(xiàn)空心或表面開裂;濃度過低,則會增加干燥成本,且得到的顆粒強度較低,在后續(xù)加工過程中容易破碎。
粒度分布:原料的粒度分布影響陶瓷產(chǎn)品的均勻性和性能。如果粒度分布不均勻,在干燥和燒結(jié)過程中,不同粒徑的顆粒收縮不一致,容易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋、變形等缺陷。
霧化器類型與轉(zhuǎn)速:不同類型的霧化器(如離心式、壓力式、氣流式)產(chǎn)生的液滴粒徑和分布不同。霧化器轉(zhuǎn)速越高,液滴粒徑越小,比表面積越大,干燥速度越快,但可能會使顆粒的球形度變差;轉(zhuǎn)速過低,液滴粒徑大,干燥時間長,容易出現(xiàn)顆粒表面硬殼或內(nèi)部未干透的情況。
干燥溫度:干燥溫度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。溫度過高,可能導(dǎo)致陶瓷顆粒表面過熱,出現(xiàn)變色、變形甚至團聚現(xiàn)象,還可能使一些有機物添加劑過早分解,影響后續(xù)成型和燒結(jié)性能;溫度過低,干燥時間延長,生產(chǎn)效率降低,且可能使顆粒干燥不充分,含水量過高,在后續(xù)加工中引發(fā)缺陷。
熱風(fēng)流量與風(fēng)速:熱風(fēng)流量和風(fēng)速影響干燥效率和顆粒的運動狀態(tài)。合適的熱風(fēng)流量和風(fēng)速能使液滴在干燥室內(nèi)均勻分散,與熱空氣充分接觸,保證干燥效果的一致性。如果熱風(fēng)流量過大或風(fēng)速過快,會使顆粒在干燥室內(nèi)停留時間過短,干燥不充分;反之,顆粒可能會在干燥室內(nèi)堆積,導(dǎo)致干燥不均勻。
進料速度:進料速度應(yīng)與干燥能力相匹配。進料速度過快,會使干燥室內(nèi)的液滴過多,熱空氣無法及時將水分帶走,導(dǎo)致顆粒干燥不完全,甚至出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象;進料速度過慢,則會降低生產(chǎn)效率,且可能使顆粒在高溫環(huán)境下停留時間過長,產(chǎn)生過燒等問題。
干燥時間:干燥時間不足,顆粒內(nèi)部水分未完全去除,在后續(xù)燒結(jié)過程中可能會因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷;干燥時間過長,不僅會增加能耗和生產(chǎn)成本,還可能使顆粒的性能發(fā)生變化,如晶粒長大、晶體結(jié)構(gòu)改變等,影響陶瓷產(chǎn)品的最終性能。
設(shè)備清潔與維護:噴霧干燥機的清潔和維護對產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。設(shè)備內(nèi)部殘留的物料、雜質(zhì)等可能會混入下一批產(chǎn)品中,影響產(chǎn)品的純度和性能。定期對設(shè)備進行檢查、清潔和維護,能保證設(shè)備的正常運行,減少因設(shè)備故障而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題。
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