توپ های آسیاب کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار 5-6 میلی متر
کربید سیلیکون (SiC) ، یک ترکیب متداول با همبستگی، دارای سختی فوق العاده بالا، مقاومت در برابر لباس، خواص مکانیکی عالی در دمای بالا،و ثبات شیمیایی فوق العادهتوپ های آسیاب SiC از پودر های SiC با پاکیزگی بالا از طریق شکل دهی، سینتر کردن در دمای بالا و تکمیل دقیق تولید می شوند.آنها به طور گسترده ای در خرد کردن استفاده می شود، خرد کردن فوق العاده نازک و پراکندگی مواد سخت.
فرایندهای تولید
روش های شکل گیری
- شکل گیری رول- مواد اولیه سرامیکی به طور مستقیم به توپ های سبز با اندازه مورد نیاز پیچیده می شوند. ساده، مناسب برای دسته های کوچک و متوسط.
- فشرده سازی ایزواستاتیک- شامل فشار سرد ایزواستاتیک در کیسه های مرطوب و خشک می باشد. فشار در کیسه های خشک دارای اتوماسیون بالا، تراکم سبز یکنواخت و کروی خوبی است.اما نیاز به جریان خوب پودر و کیفیت دانه بندی دارد.
- اکستروژن + بعد از درمان- پودر SiC، رزین با عملکرد بالای زغال سنگ و الیاف کوتاه مخلوط می شوند، به صورت توپ ها فشار داده می شوند، خشک می شوند و برای به دست آوردن پیش قالب های کربن سرامیکی، پیرولیز می شوند.که پس از آن با نفوذ سیلیکون متراکم می شوند (برقراری واکنش)، پس از آن برای دستیابی به دقت ابعاد بالا خرد/پلیش می شود.
فرآیند سینتر کردن
SiC دارای > 90% پیوند همپوشانی و ضریب خودکشی بسیار پایین است، که سینتر کردن را چالش برانگیز می کند. تکنیک های سینتر سازی اصلی برای توپ های آسیاب 5-6 میلی متر عبارتند از:
- سینتر کردن بدون فشار (سینتر کردن جوی)- در اتمسفر غیر اکسید کننده در درجه حرارت 2000-2150 °C انجام می شود، به غلظت نظری > 98٪ می رسد. شامل سینتر شدن در حالت جامد و فاز مایع است. بدون محدودیت شکل / اندازه، هزینه کم،بالغ برای تولید انبوه گلوله های 5-6 میلی متری.
- سینتر کردن واکنش- پیش قالب های متخلخل (کربن + SiC) با سیلیکون ذوب شده بیش از 1500 °C نفوذ می کنند و β-SiC را تشکیل می دهند. دمای پایین، کوچک شدن کم، شکل نزدیک به صاف؛ مناسب برای اشکال دقیق پیچیده است.
- فشار گرم- فشار مکانیکی که در هنگام گرم کردن اعمال می شود، محصولات با غلظت بالا (≥99٪) را در دمای پایین تر و زمان های کوتاه تر امکان پذیر می کند.برای محصولات با عملکرد بالا با دسته های کوچک استفاده می شود.
- فشرده سازی ایزواستاتیک گرم (HIP)- دارای تراکم بسیار بالا و کروی بودن عالی است، اما سرمایه گذاری و هزینه تجهیزات بالا؛ برای تولید در مقیاس بزرگ نیست.
مقایسه فرآیند سینتر کردن
| فرآیند |
دمای سینتر کردن (°C) |
تراکم (٪) |
مزایا |
دامنه کاربرد |
| سینتر کردن بدون فشار |
2000 تا 2150 |
≥98 |
هزینه پایین، تولید انبوه |
حجم بالا، ۵ تا ۶ میلی متر هدف کلی |
| سینتر کردن واکنش |
1500-1700 |
تقریباً کامل |
شکل نزدیک به شبکه، کوچک شدن کم |
شکل های پیچیده و دقیق |
| فشار گرم |
1800-2200 |
≥99 |
دانه های نازک، چگالی بالا |
دسته های کوچک، عملکرد بالا |
| فشرده سازی ایزواستاتیک گرم |
۱۸۰۰ تا ۲۰۰۰ |
≥99 |
تراکم یکنواخت، کروی بودن برتر |
محصولات درجه ی برتر |
خواص فیزیک شیمیایی
خواص مکانیکی
- سختی-سختي موس 95، تنها پس از الماس (10) ، سخت بودن گره ~ 3000 کیلوگرم / میلی متر. سخت بودن ویکر HV10 ≥22 GPa؛ درجه های برتر به HV0.5 ≥2600 می رسد.
- تراکم- تراکم عمده 3.07-3.20 g/cm3، > 60% کمتر از توپ های فولادی (~ 7.8 g/cm3) ، کاهش بار تجهیزات و مصرف انرژی.
- ماژول انعطاف پذیری- ماژول یونگ 380-430 GPa (~ 1.5x فولاد) ، اطمینان از ثبات ابعاد عالی تحت بار سنگین.
- مقاومت شکستگی- ~3-4 MPa*m1/2، معمول برای سرامیک شکننده
خواص حرارتی
- رسانایی حرارتی- بالا: 120-200 W/ (((m*K) در 20 °C، بیش از بسیاری از فلزات و ~ 3 × سیلیکون.
- ضریب گسترش حرارتی (CTE)- کم: 3.6-4.1×10−6/K (20-400 درجه سانتیگراد).
- حداکثر دمای کار- SSiC (بدون فشار سینتر شده) تا 1800 °C در جو بی اثر؛ 1600 °C در هوا.
خواص شیمیایی و الکتریکی
مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی - در دمای اتاق در برابر تقریباً همه واکنش کننده های شناخته شده مقاومت می کند. یک لایه متراکم SiO2 در هنگام اکسیداسیون تشکیل می شود و محافظت بیشتری را فراهم می کند. مناسب برای اسیدهای قوی،قلیات قوی، و محیط های تهاجمی. SiC یک نیمه هادی پهن باند با مقاومت بالا است. غیر مغناطیسی و غیر رسانا است،ایمن برای محیط های میدان مغناطیسی و کاربردهایی که نیاز به عایق الکتریکی دارند.
شاخص های کلیدی فیزیک شیمیایی
| مالکیت |
مقدار / محدوده معمولی |
| ترکیب اصلی (محتوای SiC) |
≥95% (سیسی سی) ، ≥97% (سیسی سی سبز) ، تا ≥99% |
| تراکم عمده |
3.07 - 3.20 گرم در سانتی متر |
| سختی موس |
9.5 |
| سختی ویکرز (HV10) |
≥22 GPa (≥2600 HV0.5) |
| ماژول انعطاف پذیری |
380 تا 430 GPa |
| رسانایی حرارتی (20 °C) |
120 - 200 ولت/م*ک) |
| CTE (20 تا 400 °C) |
3.6 - 4.1×10−6/K |
| قدرت انعطاف پذیری |
≥400 MPa |
| قدرت فشرده سازی |
≥2200 MPa |
| منافذ ظاهری |
<0.2% |
سناریوهای کاربرد
فرآوری پودر
با توجه به گرانش خاص پایین و سختی شدید، گلوله های SiC 5-6 میلی متری، رسانه های آسیاب ایده آل برای آسیاب های مخلوط (attritors) هستند.آنها به ویژه برای خرد کردن فوق العاده نازک سرامیک فوق سخت مانند SiC مناسب هستند.، Si3N4، B4C، و TiC، به دست آوردن اندازه ذرات از میکرو به زیر میکرو یا حتی مقیاس نانو.مواد همگن (گول های SiC که پودر SiC را خرد می کنند) یا مواد بسیار سازگار آلودگی را به حداقل می رسانند و خلوص محصول را حفظ می کنند.
پردازش مواد انرژی جدید
در خرد کردن فوق العاده نازک مواد کاتد باتری لیتیوم یون (به عنوان مثال، LiFePO4، NMC) ، گلوله های SiC 5-6 میلی متری جایگزین گلوله های فولاد یا ZrO2 برای جلوگیری از آلودگی فلزی می شوند، بهبود عمر چرخه باتری و ایمنی.در صنعت PV خرد کردن پودر فوق العاده نازک، توپ های SiC عملکرد قابل مقایسه با توپ های گران قیمت ZrO2 را با هزینه بسیار پایین تر ارائه می دهند.
محیط های با دمای بالا و خوردگی
توپ های SiC به طور مداوم در 1600 درجه سانتیگراد کار می کنند، CTE پایین را نشان می دهند و به شوک حرارتی مقاومت می کنند. آنها در سیستم های محرک تجهیزات کلسینر با دمای بالا استفاده می شوند.قطعات حامل در کوره های درمان گرما، و غیره مقاومت عالی آنها در برابر اسید / قلی مناسب را برای راکتورهای شیمیایی و درمان لجن الکتروپلاستی مناسب می کند.
شیشه های نوری و مواد سخت شکننده
گلوله های 5 تا 6 میلی متری سی سی برای خرد کردن و پولیش آزاد دقیق شیشه های نوری، سرامیک، سفیر و سیلیکون استفاده می شود.توپ های سبز SiC (SiC > 97٪) به ویژه برای کربید سیمان و شیشه موثر هستند، به دست آوردن خشکی سطحی Ra < 0.1 μm
صنایع داروسازی و مواد غذایی
SiC غیر سمی است و هیچ خطری برای سلامتی ایجاد نمی کند. به عنوان رسانه های خرد کننده، از لیسیدن فلزات سنگین مرتبط با توپ های فلزی جلوگیری می کند و با GMP و سایر استانداردهای بهداشت مطابقت دارد.
محموله ها و قطعات شیر
توپ های سی سی سی با دقت ۵ تا ۶ میلی متر نیز به عنوان عناصر مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شوند، مناسب برای پرتگاه های حفاری چاه عمیق، مهر و موم راکتور شیمیایی،و سایر کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالای لباس و خوردگی دارند.
مزایای عملکرد نسبت به سایر رسانه های خردکننده
مقایسه مواد
| مالکیت |
SiC |
Al2O3 |
ZrO2 |
Si3N4 |
از فولاد |
| تراکم (g/cm3) |
3.07-3.20 |
3.75-395 |
5.6-60 |
-سه تا2 |
-7 تا8 |
| سختی موس |
9.5 |
9 |
8.5 |
9 |
5-6 |
| سختی ویکر (HV10, GPa) |
≥22 |
15 |
~12 |
15 تا 18 |
6 تا 8 |
| ماژول انعطاف پذیری (GPa) |
۳۸۰ تا ۴۳۰ |
~300-350 |
~200-210 |
~300-320 |
~210 |
| رسانایی حرارتی (W/(m*K)) |
120 تا 200 |
۲۰ تا ۳۰ |
2-3 |
15 تا 30 |
45 |
| مقاومت شکستگی (MPa*m1/2) |
سه تا چهار |
سه تا چهار |
۱۰ تا ۱۵ |
5-7 |
~50 |
| حداکثر دمای کار (°C) |
1600+ |
1500 تا 1600 |
≤600 |
1200 |
≤500 |
| مقاومت در برابر خوردگی |
عالی بود |
خوبه |
خوبه |
عالی بود |
ضعیف (زرد) |
| رسانایی / مغناطیس |
غیر رسانا، غیر مغناطیسی |
عایق بندی |
عایق بندی |
عایق بندی |
مغناطیسی و رسانا |
مزیت های اصلی توپ های خرد کننده SiC
- بالاترین سختی، بهترین مقاومت در برابر فرسایش-موهس 95، طول عمر 2-5 برابر توپ های Al2O3 است
- بالاترین رسانایی حرارتی، از بین بردن گرما برتر- 120-200 ولت/م*ک) ، بسیار بالاتر از Al2O3 و ZrO2، به سرعت گرمای خرد کردن را از بین می برد و از تخریب حرارتی مواد حساس جلوگیری می کند
- بهترین ثبات حرارتی- بالاتر از 1600 درجه سانتیگراد کار می کند؛ ZrO2 بالاتر از 600 درجه سانتیگراد تجزیه می شود، فولاد بیش از 500 درجه سانتیگراد.
- مقاومت خارق العاده در برابر خوردگیدر برابر اسيد هاي قوي، قلی و رسانه هاي تهاجمي مقاومت داره، برخلاف توپ هاي فلزي که زنگ زده و آلوده کننده ها رو وارد مي کنن.
- بی عمل بودن شیمیایی و آلودگی کم- حداقل جمع آوری ناخالصی ها، ایده آل برای کاربردهای با پاکیزگی بالا (مواد الکترونیکی، مواد داروسازی، پودرهای نیمه هادی)
- وزن سبک، صرفه جویی در انرژی- تراکم ~ 40% فولاد، به طور قابل توجهی کاهش بار موتور آسیاب و مصرف انرژی.
- ثبات ابعاد عالی- CTE پایین در ترکیب با ماژول انعطاف پذیری بالا اطمینان از دقت در تغییرات حرارتی.
- مقرون به صرفه- ترکیبی از هیچ آلودگی، هیچ شکستگی، بهره وری آسیاب بالا، و لباس کم؛ هزینه کلی در آسیاب مواد فوق سخت کمتر از توپ های ZrO2 است.
در مقایسه با سایر رسانه های آسیاب سرامیکی، SiC مزایای غیر قابل جایگزینی در سخت بودن شدید، مقاومت در برابر لباس، رسانایی حرارتی و ثبات در دمای بالا را ارائه می دهد.به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به بهره وری بالای آسیاب دارند، خلوص محصول و عملکرد در دماهای بالا. مقاومت شکستگی آن کمتر از ZrO2 است؛ بنابراین، در خرد کردن خشن تحت تأثیر بار های بالا، انتخاب دقیق مورد نیاز است.با این حال، برای خرد کردن ظریف و متوسط در آسیاب های مخلوط (5-6 میلی متر) ، محدودیت شکنندگی را می توان با نسبت مناسب توپ به مواد و کنترل فرآیند کاهش داد.
برای اطلاعات بیشتر یا برای بحث در مورد نیازهای خاص خود، لطفاً مستقیماً با ما تماس بگیرید.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
Persian
