إنتاج أكسيد الألومنيوم فائق الجودة باستخدام أكسدة الزركونيا عبر طريقة طحن الكرة

يمتلك أكسيد الألومنيوم فائق الدقة خصائص ممتازة مثل مقاومة درجة الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، وقوة عالية، وصلابة عالية، ومساحة سطحية كبيرة، وعزل جيد. وقد وجد تطبيقات واسعة النطاق في مجالات مثل السيراميك الحيوي، والطبقات الواقية من السطح، والمحفزات الكيميائية، ورقائق الدوائر المتكاملة، والفضاء الجوي، ومواد امتصاص الأشعة تحت الحمراء، وأجهزة الاستشعار الحساسة للرطوبة. والطحن بالكرات هو طريقة شائعة وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج مسحوق أكسيد الألومنيوم فائق الجودة. يستكشف هذا الفصل إعداد مسحوق أكسيد الألومنيوم فائق الجودة باستخدام أكسيد الألومنيوم من الدرجة الصناعية كمادة بداية وتغيير حجم كرات الزركونيا من خلال عملية طحن الكرات. يستخدم تصميم تجريبي متعامد للتحقيق في تأثير وقت الطحن الكروي، ونسبة الكرة إلى المادة، وسرعة الطحن، ومساعدات الطحن على حجم الجسيمات.

تم سرد مواصفات ومصادر الكواشف المستخدمة في التجارب في الجدول 2-1. تم استخدام كرات الزركونيا ذات الأحجام المختلفة (10 ملم، 6 ملم، 4 ملم، 2 ملم) كوسائط طحن، كما هو موضح في الشكل 2-1.

الأدوات التجريبية ترد تفاصيل الأدوات الرئيسية المستخدمة في التجارب ومصادرها في الجدول 2-2.

تم دمج أكسيد الألومنيوم من الدرجة الصناعية مع متوسط حجم الجسيمات 79.26µm (7g) مع كرات الزركونيا (28g) في جرة الألومنيوم. تم تحديد نسبة الكرة إلى المواد عند 4:1، وسرعة الطحن عند 500 ر/دقيقة، ووقت الطحن عند 30 دقيقة في طاحونة الكرة الكوكبية. واستخدمت أحجام مختلفة من كرات الزركونيا (10 ملم، 6 ملم، 4 ملم، 2 ملم) للتحقق من حجم الجسيمات الناتجة.

للتحقيق في تأثير وقت الطحن، وسرعة الطحن، ونسبة كرة إلى المادة على حجم الجسيمات، تم طحن 7 جرام من أكسيد الألومنيوم الصناعي (متوسط حجم الجسيمات: 79.26μm) مع 4 ملم و 2 ملم كرات زركونيا (نسبة الكتلة 1:3) في جرة الألومنيوم، بعد شروط محددة. ويبين الجدول 2-3 مستويات العوامل التجريبية المتعامدة.

تم طحن 7g من أكسيد الألومنيوم من الدرجة الصناعية مع متوسط حجم الجسيمات 79.26μm مع 4 ملم و 2 ملم كرات زركونيا (نسبة الكتلة 1:3) في جرة الألومنيوم. شروط الطحن شملت وقت الطحن من 30 دقيقة، وسرعة الطحن من 500 ر/دقيقة، ونسبة الكرة إلى المواد من 6:1 في طاحونة الكرة الكوكبية. وقد تم بحث تأثير أدوات الطحن على حجم الجسيمات وشكل الجسيمات عن طريق تغيير كمية أدوات الطحن المضافة.

تم فحص التشكل المجهري لمسحود أكسيد الألومنيوم باستخدام مجهر مسح إلكتروني TM3000 أنتجته شركة هيتاشي تحت شروط قياسية مع جهد متسارع قدره 15 كيلو فولت.

تم إجراء تحليل حجم الجسيمات من المساحيق المطحونة في ظل ظروف عملية مختلفة باستخدام محلل حجم جسيمات الليزر BT-9300S التي تنتجها شركة Dandong Bait Instrument Ltd. وقدم التحليل بيانات عن متوسط حجم الجسيمات، وتوزيع حجم الجسيمات، ومساحة سطح محددة. وشملت ظروف الاختبار مدى قياس من 0.1-716m، وخطأ تكرار <1 ٪، ونطاق ظلام الضوء من 10-15 ٪، والماء كمشتت. وأخذت ثلاثة قياسات، وسجل متوسط النتائج.

تم فحص تأثير حجم كرة الزركونيا على المنتج تحت ظروف مختلفة. قبل الطحن، أظهر مسحوق أكسيد الألومنيوم من الدرجة الصناعية توزيعًا ضيقًا لحجم الجسيمات، بمتوسط حجم الجسيمات 79.26µ متر. وبعد الطحن بكرات الزركونيا ذات الأحجام المختلفة (10 مم، 6 مم، 4 مم، 2 مم) في ظل ظروف محددة (سرعة الطحن: 500 ر/دقيقة، وقت الطحن: 30 دقيقة، نسبة الكرة إلى المادة: 4:1)، اتسع توزيع حجم الجسيمات في المسحوق الناتج، وانخفضت أحجام الجسيمات بشكل كبير. ومع ذلك، عندما انخفض حجم كرة الزركونيا أكثر إلى 2 ملم، يميل حجم الجسيمات إلى الاستقرار بسبب انخفاض قوة الاصطدام. تم تحقيق أصغر متوسط حجم الجسيمات من 11.41µm باستخدام 4 ملم من كرات الزركونيا.

في ظل ظروف الطحن الثابتة (سرعة الطحن: 500 ر/دقيقة، وقت الطحن: 30 دقيقة، نسبة الكرة إلى المادة: 4:1)، باستخدام مزيج من 4 ملم و 2 ملم كرات الزركونيا تنتج مسحوق مع توزيع حجم الجسيمات أضيق حجما أصغر متوسط حجم الجسيمات (10.66µm) مقارنة باستخدام كرات 4 ملم وحدها (11.41µm).

عندما تم استخدام ثلاثة أحجام مختلفة لكرات الزركونيا للطحن في ظل ظروف محددة (سرعة الطحن: 500 ر/دقيقة، وقت الطحن: 30 دقيقة، نسبة الكرة إلى المادة: 4:1)، أظهر المسحوق الناتج توزيع حجم الجسيمات الضيقة وحجم الجسيمات متوسط أصغر (68.09 م) باستخدام 10 ملم، 4 ملم، 2 ملم كرات الزركونيا. وهذا يشير إلى تفصيل وتشتت الجسيمات الفعالة.

وختاما، فإن اختيار حجم كرة الزركونيا ونسبتها يؤثر تأثيرا كبيرا على حجم الجسيمات وتوزيع مسحوق أكسيد الألومنيوم المطحون، مما يؤثر على صلاحيته لمختلف التطبيقات.