Production d’oxyde d’aluminium ultra-fin utilisant l’oxydation de zircone via la méthode de broyage à billes

L’oxyde d’aluminium ultra-fin possède d’excellentes propriétés telles que la résistance à hautes températures, la résistance à la corrosion, la résistance à l’abrasion, la haute résistance, la dureté élevée, la grande surface, et une bonne isolation. Il trouve des applications très répandues dans des domaines tels que la biocéramique, les revêtements de protection de surface, les catalyseurs chimiques, les puces à circuits intégrés, l’aérospatiale, les matériaux absorbant les infrarouges et les capteurs sensibles à l’humidité. Le fraisage à billes est une méthode commune et rentable pour produire de la poudre d’oxyde d’aluminium ultra-fine. Ce chapitre examine la préparation de poudre d’oxyde d’aluminium ultra-fine en utilisant un oxyde d’aluminium de qualité industrielle comme matière de départ et en faisant varier la taille des billes de zircone au moyen d’un procédé de fraisage à billes. Un plan expérimental orthogonal est utilisé pour étudier l’impact du temps de fraisage des billes, du rapport bille/matériau, de la vitesse de fraisage et des aides de meulage sur la taille des particules.

Réactifs expérimentaux les spécifications et les sources des réactifs utilisés dans les expériences sont énumérées au tableau 2.1. Des billes de zircone de différentes tailles (10mm, 6mm, 4mm, 2mm) ont été utilisées comme milieux de meulage, comme le montre la Figure 2.1.

Instruments expérimentauxles principaux instruments utilisés dans les expériences et leurs sources sont détaillés dans le tableau 2.2.

Procédure expérimentale (1) la détermination de l’oxyde d’aluminium de qualité industrielle avec une granulometrie moyenne de 79,26 µm (7g) a été combinée à des billes de zircone (28g) dans un pot de fraisage d’alumine. Le rapport bille/matériau a été réglé à 4:1, la vitesse de fraisage à 500r/min et le temps de fraisage à 30min dans un broyeur à billes planétaires. Différentes tailles de billes de zircone (10mm, 6mm, 4mm, 2mm) ont été utilisées pour étudier la taille des particules résultantes.

(2) essais orthogonaux pour étudier l’impact du temps de fraisage, de la vitesse de fraisage et du rapport bille/matériau sur la taille des particules, 7g d’oxyde d’aluminium de qualité industrielle (taille moyenne des particules: 79,26μm) ont été fraisés avec des billes de zircone de 4mm et 2mm (rapport de masse 1:3) dans un bocal de fraisage en alumine, selon des conditions spécifiées. Les niveaux de facteurs expérimentaux orthogonaux sont indiqués au tableau 2.3.

(3) broyage à billes mouillées7g d’oxyde d’aluminium de qualité industrielle dont la taille moyenne des particules est de 79,26μm ont été fraisés avec des billes de zircone de 4mm et 2mm (rapport massique 1:3) dans un pot de fraisage à l’alumine. Les conditions de fraisage comprenaient un temps de fraisage de 30min, une vitesse de fraisage de 500r/min et un rapport bille/matériau de 6:1 dans un broyeur à billes planétaire. L’influence des auxiliaires de meulage sur la granulometrie et la morphologie des particules a été étudiée en faisant varier la quantité d’auxiliaires de meulage ajoutés.

Caractérisation expérimentale (1) microscopie électronique à balayage (meb) la morphologie microscopique de la poudre d’oxyde d’aluminium a été examinée à l’aide d’un microscope électronique à balayage TM3000 produit par Hitachi dans des conditions standard avec une tension d’accélération de 15kV.

(2) analyse de la taille des particules par Diffraction Laser l’analyse de la taille des particules de poudres broyées dans différentes conditions de procédé a été effectuée à l’aide d’un analyseur de taille des particules Laser BT-9300S produit par Dandong Bait Instrument Co., Ltd. L’analyse a fourni des données sur la taille médiane des particules, leur distribution granulométrique et leur surface spécifique. Les conditions d’essai comprenaient une plage de mesure de 0,1 à 716μm, une erreur de répétabilité et de 1%, une plage d’obscurcissement de la lumière de 10 à 15% et de l’eau comme dispersant. Trois mesures ont été effectuées et les résultats moyens ont été enregistrés.

Résultats expérimentaux et Discussion(2.3.1) Influence de la taille des billes de zircone sur le produitl’impact de la taille des billes de zircone sur le produit a été examiné dans diverses conditions. Avant le broyage, la poudre d’oxyde d’aluminium de qualité industrielle présentait une distribution granulométrique étroite, avec une taille moyenne de 79,26 µm. Après le fraisage avec des billes de zircone de différentes tailles (10mm, 6mm, 4mm, 2mm) dans des conditions spécifiques (vitesse de fraisage: 500r/min, temps de fraisage: 30min, rapport bille/matériau: 4:1), la distribution granulométrique de la poudre résultante s’est évasée et la taille des particules a diminué de manière significative. Cependant, lorsque la taille des billes de zircone a diminué encore davantage pour atteindre 2mm, la taille des particules a eu tendance à se stabiliser en raison de la force d’impact réduite. La plus petite granulometrie médiane de 11,41 µm a été obtenue en utilisant des billes de zircone de 4mm.

(2) Influence de deux rapports de billes de zircone dans des conditions de fraisage constantes (vitesse de fraisage: 500r/min, temps de fraisage: 30min, rapport bille/matériau: 4:1), en utilisant une combinaison de billes de zircone de 4mm et 2mm a produit de la poudre avec une distribution granulométrique plus étroite et une taille moyenne des particules plus petite (10,66 µm) par rapport à l’utilisation de billes de 4mm seules (11,41 µm).

(3) Influence de trois rapports de billes de zircone lorsque trois tailles de billes de zircone différentes ont été utilisées pour le fraisage dans des conditions spécifiques (vitesse de fraisage: 500r/min, temps de fraisage: 30min, rapport bille/matériau: 4:1), la poudre résultante a montré une distribution granulométrique étroite et une taille médiane des particules plus petite (68,09 µm) en utilisant des billes de zircone de 10mm, 4mm et 2mm. Ceci indique une désagrégation et une dispersion efficaces des particules.

En conclusion, le choix de la taille et du rapport des billes de zircone influence considérablement la taille des particules et la distribution de la poudre d’oxyde d’aluminium fraisé, ce qui affecte son aptitude à diverses applications.