影响红高岭土和氧化铝搅拌粘性的原因

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氧化铝水溶液浓度粘稠的原因~

在水中,氯化铝会部分水解,形成氯化氢气体或H3O+离子。其水溶液和其他含铝物质的溶液相同,含有水合铝离子,跟适当份量的氢氧化钠反应可生成氢氧化铝沉淀
扩展资料氯化铝,是一种无机化合物,化学式为AlCl3,是氯和铝的化合物。氯化铝熔点、沸点都很低,且会升华,为共价化合物。熔化的氯化铝不易导电,和大多数含卤素离子的盐类(如氯化钠)不同。

烧结温度范围影响因素影响粘土或坯料烧结温度与温度范围的因素有哪些
一、通过提高Al2O3粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。
与块状物相比,粉体具有很大的比表面积,这是外界对粉体做功的结果。利用机械作用或化学作用来制备粉体时所消耗的机械能或化学能,部分将作为表面能而贮存在粉体中,此外,在粉体的制备过程中,又会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷,使晶格活化。由于这些原因,粉体具有较高的表面自由能。粉体的这种表面能是其烧结的内在动力。因此,Al2O3粉体的颗粒越细,活化程度越高,粉体就越容易烧结,烧结温度越低。在氧化铝瓷低温烧结技术中,使用高活性易烧结Al2O3粉体作原料是重要的手段之一,因而粉体制备技术成为陶瓷低温烧结技术中一个基础环节。
目前,制备超细活化易烧结Al2O3粉体的方法分为二大类,一类是机械法,另一类是化学法。机械法是用机械外力作用使Al2O3粉体颗粒细化,常用的粉碎工艺有球磨粉碎、振磨粉碎、砂磨粉碎、气流粉碎等等。通过机械粉碎方法来提高粉料的比表面积,尽管是有效的,但有一定限度,通常只能使粉料的平均粒径小至1μm左右或更细一点,而且有粒径分布范围较宽,容易带入杂质的缺点。近年来,采用湿化学法制造超细高纯Al2O3粉体发展较快,其中较为成熟的是溶胶—凝胶法。由于溶胶高度稳定,因而可将多种金属离子均匀、稳定地分布于胶体中,通过进一步脱水形成均匀的凝胶(无定形体),再经过合适的处理便可获得活性极高的超微粉混合氧化物或均一的固溶体。目前此法大致有以下3种工艺流程。(1)形成金属氧有机基络合物溶胶→水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构→溶胶蒸发脱水成凝胶→低温煅烧成活性氧化物粉料。(2)含有不同金属离子的酸盐溶液和有机胶混合成溶液→溶胶蒸发脱水成凝胶→低温煅烧成粉体。(3)含有不同金属离子的溶胶直接淬火、沉积或加热成凝胶→低温煅烧成粉体。湿化学法制备的Al2O3粉体粒径可达到纳米级,粒径分布范围窄,化学纯度高,晶体缺陷多。因此化学法粉体的表面能与活性比机械法粉体要高得多。采用这种超细Al2O3粉体作原料不仅能明显降低氧化铝瓷的烧结温度(可降150℃—300℃),而且可以获得微晶高强的高铝瓷材料。表二是日本住友化学有限公司生产的易烧结Al2O3粉料理化指标。
此外,有专家推荐以下三种超细Al2O3粉体制备方法,仅供参考:(1)将(NH4)SO4Al2(SO4)3·2H2O与(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O混合、加热到1200℃分解,可获得含有MgO的纯度为99%、粒度为02~05μm的α—Al2O3超细粉料。(2)将无水二醋酸铝加热到1200℃保温3小时以上,可获得粒度小于05μm的α—Al2O3超细粉体。(3)铁筒钢球,湿磨数百小时,浆料加热酸洗除铁,浮选,反复多次,可制取粒度03—05μm的α—Al2O3超细粉料。
二、通过瓷料配方设计掺杂降低瓷体烧结温度
氧化铝陶瓷的烧结温度主要由其化学组成中Al2O3的含量来决定,Al2O3含量越高,瓷料的烧结温度越高,除此之外,还与瓷料组成系统、各组成配比以及添加物种类有关。比如,在Al2O3含量相当时,CaO-Al2O3-SiO2系Al2O3瓷料比MgO-Al2O3-SiO2系瓷料的烧结温度低,对于我国目前大量生产的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系统瓷料而言,为使其具有较低的烧结温度与良好性能,应控制其SiO2/CaO处于16~06之内,MgO含量不超过熔剂类氧化物总量的1/3,同时,在配方中引入少量的La2O3、Y2O3、Cr2O3、MnO、TiO2、ZrO2、Ta2O3等氧化物能进一步降低烧结温度、改善瓷体的微观组织结构和性能。因此,在保证瓷体满足产品使用目的和技术要求的前提下,我们可以通过配方设计,选择合理的瓷料系统,加入适当的助烧添加剂,使氧化铝陶瓷的烧结温度尽可能降低。
目前配方设计中所加入的各种添加剂,根据其促进氧化铝陶瓷烧结的作用机理不同,可以将它们分为形成新相或固溶体的添加剂和生成液相的添加剂二大类。
1、与Al2O3形成新相或固溶体的添加剂。
这类添加剂是一些与氧化铝晶格常数相接近的氧化物,如TiO2、Cr2O3、Fe2O3、MnO2等,在烧成中,这些添加物能与Al2O3生成固溶体,这类固溶体或为掺入固溶体(如Ti4+置换Al3+时),或为有限固溶体,或为连续固溶体(如Cr2O3与Al2O3形成的),它们可以活化晶格(TI4+、Al3+离子半径差所致)、形成空穴或迁移原子,(3TiO2AbO33Tia1+Va1+60)以及使晶格产生变形,这些作用使得Al2O3陶瓷易于重结晶而烧结。例如添加05~10%的TiO2时,可使瓷体的烧结温度下降150—200℃。以固相烧结方式为主的高铝瓷常采用这类添加剂,例如某黑色氧化铝陶瓷配方如下(wt%):Al2O391、CoO05、MnO237、Cr2O321、SiO204、TiO220、V2O303,该瓷料在1350℃下保温2小时烧成。
这类添加剂促进氧化铝瓷烧结的作用具有一定的规律性:①能与Al2O3形成有限固溶体的添加剂较形成连续固溶体的添加剂的降温作用更大;②可变价离子一类添加剂比不变价的添加剂的作用大;③阳离子电荷多的、电价高的添加剂的降温作用更大。需要注意的是,由于这类添加剂是在缺少液相的条件下烧结的(重结晶烧结),故晶体内的气孔较难填充,气密性较差,因而电气性能下降较多,在配方设计时要加以考虑。
2、烧成中形成液相的添加剂。
这类添加剂的化学成分主要有SiO2、CaO、MgO、SrO、BaO等,它们能与其它成分在烧成过程中形成二元、三元或多元低共熔物。由于液相的生成温度低,因而大大地降低了氧化铝瓷的烧结温度。当有相当量(约12%)的液相出现,固体颗粒在液相中有一定的溶解度及固相颗粒能被液相润湿时,其促进烧结作用也更显著。其作用机理在于液相对固相表面的润湿力及表面张力,两者使得固相颗粒靠近并填充气孔。此外,烧结过程中因细小有缺陷的晶体表面活性大,故在液相中的溶解度要比大晶体的大得多。这样,烧结过程中小晶体不断长大,气孔减小,出现重结晶。为了防止因重结晶使晶粒过分长大,影响陶瓷的机械性能,在配方设计中需考虑选用一些对晶粒增大无影响甚至能抑制晶粒增大的添加物,如MgO、CuO和NiO等。
目前,在液相烧结的Al2O3瓷料配方中,助烧添加剂可以采用以下3种物料形态来加入。①以天然矿物形态加入。这类矿物原料主要有:高岭土、膨润土等粘土矿。石英、滑石、菱镁矿、白云石、方解石等等,它们分别引入SiO2、MgO、CaO等化学成分。配方中高岭土及其它粘土矿物的使用,除了满足瓷体化学组成要求外,更主要可以改善坯料的成型性能。添加剂的这种加入形式适用于Al2O3含量在90%以下的中铝瓷配料,例如某低温烧结75瓷配方如下(wt%):煅烧Al2O365、高岭土24、膨润土2、BaCO34、方解石3、生滑石2。
②、以人工合成添加剂形态加入。此法是在CaO-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2、CaO-MgO-Al2O3-SiO2等三元、四元或其它相图中找到最低共溶物的组成点,预先按组成点的成分将CaO、MgO、SiO2、Al2O3等所需化合物进行第一次配料,经球磨、煅烧成为低共熔物,即“人工合成添加剂”,然后按一定配比将人工合成添加剂与Al2O3粉料进行第二次配料,以满足氧化铝陶瓷化学组成和性能要求。此法纯度高,主要用于降低化学组成准确、性能要求高的高铝瓷烧结温度,缺点是工艺复杂,能耗高,制品成本高,只在特殊情况下采用。
③以化工原料形态加入。在配料时,直接将各种化工原料作为添加剂与Al2O3粉体一起一次完成配料,各助烧添加剂的组成比例仍然是参照专业相图中最低共熔点的组成来设定。生产实践证明,此法不仅与人工合成添加剂法具有同样的降温效果,而且大大简化了工艺,无论配方设计、配料计算和工艺过程都比人工合成添加剂法简便,也比天然矿物形态更容易,瓷质性能稳定,节能效益显著。在实际生产中,从降低成本和坯料成型性能方面考虑,天然矿物原料和化工原料往往是同时使用的。例如某低温烧成(1500℃×2h)的高铝瓷配方如下(wt%);α-Al2O393、苏州土3、烧骨石2、CaCO315、BaCO305、外加ZrO2、CeO2、La2O32%。
三、采用特殊烧成工艺降低瓷体烧结温度
采用热压烧结工艺,在对坯体加热的同时进行加压,那么烧结不仅是通过扩散传质来完成,此时塑性流动起了重要作用,坯体的烧结温度将比常压烧结低很多,因此热压烧结是降低Al2O3陶瓷烧结温度的重要技术之一。目前热压烧结法中有压力烧结法和高温等静压烧结法(HIP)二种。HIP法可使坯体受到各向同性的压力,陶瓷的显微结构比压力烧结法更加均匀。就氧化铝瓷而言,如果常压下普通烧结必须烧至1800℃以上的高温,热压20MPa烧结,在1000℃左右的较低温度下就已致密化了。
热压烧结技术不仅显著降低氧化铝瓷的烧结温度,而且能较好地抑制晶粒长大,能够获得致密的微晶高强的氧化铝陶瓷,特别适合透明氧化铝陶瓷和微晶刚玉瓷的烧结。
此外,由于氧化铝的烧结过程与阴离子的扩散速率有关,而还原气氛有利于阴离子空位的增加,可促进烧结的进行。因此,真空烧结、氢气氛烧结等是实现氧化铝瓷低温烧结的有效辅助手段。
在生产实践中,为获得最佳综合经济效益,上述低烧技术往往相互配合使用,其中加入助烧添加剂的方法相对其它方法而言,具有成本低、效果好、工艺简便实用的特点。在中铝瓷、高铝瓷和刚玉瓷的生产中被广泛使用。另外,从材料角度来看,通过掺杂改性技术,大幅度提高氧化铝陶瓷的各项机电性能,用Al2O3含量低的瓷体代替Al2O3含量高的瓷体,也是企业常用的降低氧化铝陶瓷产品烧结温度的有效技术手段。比如在材料性能满足产品使用要求下,用85瓷代替90瓷或95瓷,用90瓷、95瓷代替99瓷等都是可行的。
虽然氧化铝瓷低烧技术已取得较好的经济效益,但仍有潜力可挖,目前仍有一些产品,从材料的特殊性能要求和高温状态下器件的尺寸稳定性考虑,仍然采用高温烧结,如何将这类产品的烧结温度也降下来,是今后瓷体掺杂改性等低烧技术的努力方向。

高岭土具有特殊的物理和化学性能,是具有较高价值的非金属粘经济中发挥着重要的作用。然而,我国高岭土的粘度特征却相对较差,难以满足工业生产的标准,优质高岭土供不应求,限制了高岭土的有效利用,不利于实现最大的经济效益。因此,分析高岭土粘度的构成影响因素,并采取针对性的控制策略,具有十分重要的意义。

高岭土

1高岭土的地质成因
按照高岭土的地质成因,可以将高岭土分为两大类:原生高岭土与次生高岭土。原生高岭土又可以分成热液蚀变型高岭土与风化型高岭土。次生高岭土是由原生高岭土搬运、沉积形成的,是沉积型高岭土。通常,原生高岭的粘度比次生高岭土的粘度要高。例如英国康沃尔高岭土就是原生型高岭土,美国佐治亚州高岭土就是次生.能和化学性能。
2高岭石形态高岭石的形态在很大程度上影响着高岭土的粘度。假六角片状的.高岭土有着较低的粘度,管状高岭石有着较高的粘度。图1是美国高岭土和我国湛江高岭土的扫描电镜图片的对比。可以看出,美国高岭土为假六边形状,边缘较为规整;而湛江高岭土呈现管状。这样.的形态差异,是导致美国高岭土粘度小于湛江高岭土粘度的重要原因之一。与此同时,高岭石的宽厚比值也影响着高岭土的粘度。相关研究表明,高岭土的宽厚比值越大,高岭土的粘度也就越大。导致这种现象的主要原因是在固含量不变的情况下,高岭土的宽厚比值越大,剪切力下颗粒旋转半径也就越大,从而使得粘度也越大。
3高岭石晶体结构
因为不同的高岭石形成的地质条件、地质成因、地质年代各不相同,所以不同的高岭石有着不同的晶体结构有序度。部分高岭石的晶体有序度较高,部分高岭石的晶体有序度较低,部分高岭石则无序。高岭石晶体结构的有序度不同,其粘度也不同。通常x射线衍射法是高岭石晶体结构有序度判断的重要方法,利用hinckley指数计算高岭石的结晶度指数。一般情况下,高岭石结晶度指数大于0.9时,高岭石晶体结构就是有序的。而大量的事实证明,高岭石晶体结构有序度较高,其粘度通常较低;而高岭石晶体结构有序度较低,其
4高岭土加工方法
不同的加工方法也是造成高岭土粘度不同的重要原因之一。磨剥的加工法、煅烧的加工法、机械降粘法等是高岭土加工的几种常用的方法。采用磨剥的加工方法会增加高岭石的粘度。这主要是由于高岭石被磨剥后,增加了颗粒的径/厚比值,进而增加了高岭石的粘度。采用煅烧的加工方法,也会影响高岭土的粘度。有研究指出高岭土的机械降粘法,在制浆时将高岭土固定水的性能加以改善,此方法工艺简单易操作,成本较低,是一种有效的高岭土降粘方法。这种工艺将成为我国造纸涂料的高岭土加工、生产的新途径。
5其他影响因素
除了上述的四种主要的因素影响着高岭土粘度的构成外,高岭石的粒度、矿物组成、ph值、分散剂等均会影响着高岭土粘度的构成。.首先,高岭石的粒度。高岭石颗粒大小、颗粒分布不同,高岭土的粘度也就不同。通常,粒径越小,粘度也越高;粒径适中,颗粒分布均匀,高岭土的粘度就相对较低。超细颗粒过多、颗粒分布不集中,是导致高岭土粘度过高的重要原因。.
其次,矿物组成。开采的高岭土中不但含有高岭石,还含有褐铁矿、黄铁矿、明矾石、云母类矿物、石英、蒙脱石等其他矿物。这些矿物杂质就显著影响高岭土的粘度。例如,涂料级高岭土中如果含有蒙脱石的话,高岭土的粘度就会显著降低。

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答案是,高岭土生产设备生产的高岭土粒径对黏度的影响造纸涂布用高岭土的粒径大小及其分布是影响高岭土黏度的重要因素,而黏度是决定涂布级高岭土产品质量。


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