1. Herstellungsverfahren für millimetergroße Zirkoniakeramikkugeln Herstellungsverfahren für millimetergroße Keramikkugeln Derzeit umfassen die Verfahren zur Herstellung millimetergroßer Keramikkugeln hauptsächlich das Formpressverfahren, das „Planeten“-Walzverfahren, das Direktpyrolyseverfahren usw.
(1) Formpressverfahren Das Formpressverfahren ist ein weit verbreitetes Formverfahren. Der Verfahrensvorteil liegt in der hohen Produktionseffizienz und der einfachen Automatisierung. Die Brennschrumpfung des Produkts ist gering und es verformt sich nicht leicht. Der Nachteil besteht darin, dass die Keramikkugeln groß sind und die Kugelform nicht gut ist. Das Formpressverfahren wird hauptsächlich zur Herstellung einfacher Porzellanteile in Form von Stäben und Säulen oder Scheiben verwendet und stellt hohe Anforderungen an die Qualität der Form. Wenn kleine Keramikkugeln hergestellt werden, ist die Effizienz gering.
(2) „Planeten“-Walzverfahren Beim „Planeten“-Walzverfahren wird Zirkonoxidkeramikpulver in den Walzzylinder gegeben, tropfenweise eine kleine Menge deionisiertes Wasser hinzugefügt und die Partikel rollen durch die Drehung des Walzzylinders an der Zylinderwand entlang und bilden schließlich eine kleine Kugel. Die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens liegen darin, dass es einfach und leicht umzusetzen ist und die Investition geringer ist; der Nachteil besteht darin, dass die Kugelgrößenverteilung größer ist.
(3) Direktpyrolyseverfahren Das Direktpyrolyseverfahren eignet sich zur Herstellung von Zirkonoxidkeramikpellets aus Metallkarbonaten. Es nutzt nicht nur die Rohstoffe voll aus, sondern ist auch umweltfreundlich; das Verfahren ist einfach und für die industrielle Massenproduktion geeignet. Der Schlüsselschritt im Verfahren ist die Kalzinierung, eine thermische Zersetzungsreaktion, bei der eine große Menge Gas entsteht, das langsam erwärmt werden muss.
(4) Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation Suspensionspolymerisation bezeichnet die Methode der Polymerisationsreaktion durch mechanisches Rühren und Dispergiermittel, um das Monomer in Form von Tröpfchen im Suspensionsmedium zu dispergieren. Das System besteht im Allgemeinen aus vier Teilen: Monomer, öllöslicher Initiator, Wasser und Dispergiermittel. Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation ist die Polymerisation wasserlöslicher Monomere in einem organischen Lösungsmittel durch Dispergieren in feinen Tröpfchen. Die Vorteile der Umkehrphasen-Suspensionspolymerisationsmethode sind: niedrige Viskosität des Systems, einfache Entfernung der Polymerisationswärme und bequeme Handhabung; die Pellets sind relativ stabil und von gleichmäßiger Qualität. Die Nachteile sind: die Größenverteilung der Kugeln ist breit und eine weitere Sortierung ist erforderlich; sie ist für die Herstellung kleiner Kugeln geeignet.
(5) Externes Gelierungsverfahren Das Hauptmerkmal des externen Gelierungsverfahrens besteht darin, dass die aus der Aufschlämmung tropfenden Pellets mit NH3 vorgehärtet und dann bei Raumtemperatur in NH4OH ausgehärtet werden. Der derzeitige Herstellungsprozess von Y2O3, stabilisiertem ZrO2 und Keramikkugeln: Eine mit PVA vermischte yttriumhaltige Zirkoniumsalzlösung wird mithilfe einer Schüttelvorrichtung getropft und die frei fallenden Kugeln werden mit NH3 vorgehärtet und dann in NH4OH verfestigt. Das abschließende Sintern ergibt Y2O3-ZrO2, Keramikkugeln. Das deutsche Unternehmen Brace hat mit diesem Verfahren ZrO2, HfO2, A12O3 und andere Keramikkugeln hergestellt und in die industrielle Produktion gebracht. Dieses Verfahren wird auch zur Herstellung von Kugeln für Kernreaktoren wie UO2, ThO2-UO3 und anderen Kugeln verwendet. Die Vorteile sind: Die Größe der Kugeln lässt sich mithilfe der vibrierenden Düse einstellen und die Größenverteilung ist eng; Rohstoffe sind billig. Der Nachteil ist: Das flüssige Pellet muss in der Gelsäule durch NH3 und NH4OH verfestigt werden, und die Gelzeit ist lang und umständlich und schwer zu kontrollieren.
(6) Interne Gelierungsmethode Die interne Gelierungsmethode ist dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Methyltetramin in die kalte Rohmaterialflüssigkeit vorgemischt wird und Ammoniak und Formaldehyd gleichzeitig durch Erhitzen in verschiedenen Teilen des flüssigen Pellets freigesetzt werden. Formaldehyd und Harnstoff kondensieren zu Polymeren, Metallionen werden in Hydroxide umgewandelt und Sole werden zu Gelen. Die Vorteile sind: Der Durchmesser der Kugel ist einstellbar und die Größenverteilung ist eng; Die Gelierungsrate ist schnell und die Qualität ist gleichmäßig; Geringe Anforderungen an die Ausrüstung. Die Nachteile sind: mehr Verunreinigungsionen und Feuchtigkeit sowie größere Volumenschrumpfung.
2. Die Herstellungsmethode für Zirkonoxidkeramikkugeln im Mikronbereich. In Frankreich gibt es im In- und Ausland zahlreiche Studien zu Keramikkugeln im Mikronbereich. ZrO2-Mikrokugeln wurden hergestellt und als stationäre Phasen für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie verwendet, hauptsächlich durch Ölemulgierung und polymerisationsinduzierte kolloidale Agglomeration (PICA).
