中國(guó)粉體網(wǎng)訊 耐磨性是氧化鋁陶瓷應(yīng)用于研磨介質(zhì)時(shí)最關(guān)鍵的性能指標(biāo)。那么如何提高氧化鋁陶瓷的耐磨性呢？濟(jì)南大學(xué)侯憲欽教授在接受中國(guó)粉體網(wǎng)記者專訪時(shí)，以一種肯定的語(yǔ)氣講到，微晶化是提高氧化鋁陶瓷耐磨性唯一的、最有效的方法。其它的方法，在侯教授的眼里都不大可行。因氧化鋁陶瓷的磨損是一種脆性斷裂的機(jī)制，如果添加纖維雖然可以提高強(qiáng)度和韌性，但由于它有方向性，做成研磨介質(zhì)之后就會(huì)沿著某個(gè)比較脆弱的方向發(fā)生劈裂，故加纖維不可行，除此之外也就沒(méi)有其它有效的方法了。
微晶化制備技術(shù)的兩大關(guān)鍵點(diǎn)
在“2018新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”上所做的《耐磨氧化鋁陶瓷微晶化制備方法》報(bào)告中，侯教授指出微晶化制備技術(shù)的兩大關(guān)鍵點(diǎn)，即氧化鋁原料的超細(xì)粉磨與低溫慢速致密化燒結(jié)。圍繞這兩大關(guān)鍵點(diǎn)，記者追問(wèn)了侯教授一系列的問(wèn)題，如：超細(xì)粉磨應(yīng)當(dāng)用干法？濕法？抑或干法+濕法？低溫慢燒導(dǎo)致的效率及產(chǎn)量問(wèn)題如何改善？侯教授以其專業(yè)的理論與獨(dú)到的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)一一回答了我們的問(wèn)題。
濕法球磨最有效
首先，侯教授將干法研磨與濕法研磨做了比較。氧化鋁陶瓷球的原料主要是氧化鋁，另有碳酸鈣、滑石或粘土，其中最難磨的是氧化鋁粉，當(dāng)用干法研磨時(shí)，氧化鋁粉與其它料的混合明顯不如濕法研磨混合得均勻。所以，現(xiàn)在最常用的是濕法加球磨（具體生產(chǎn)工藝流程如下圖所示）。這是最有效的、也是最環(huán)保的方法，畢竟干法研磨產(chǎn)生的揚(yáng)塵也是一大難題。
除了單純濕法研磨之外，干法加濕法研磨的方法是否可行呢？據(jù)侯教授的經(jīng)驗(yàn)，確實(shí)有人這樣做，證明是可行的。只是在成本、操作簡(jiǎn)便、混合均勻方面不及濕法研磨。侯教授指出，干法研磨針對(duì)粗粉團(tuán)聚體的研磨效率是很高的，但是在干法研磨之后，進(jìn)入砂磨機(jī)之前需要把它做成料漿，這時(shí)會(huì)用到強(qiáng)力分散設(shè)備，這種設(shè)備相當(dāng)貴，比如青島某公司生產(chǎn)的一臺(tái)200L的強(qiáng)力分散設(shè)備報(bào)價(jià)上百萬(wàn)，而球磨機(jī)很便宜，大約20萬(wàn)的球磨機(jī)，20噸的料漿，配合好了直接進(jìn)砂磨機(jī)，既投入低，又好運(yùn)行，且分散均勻。如果是單純做氧化鋁粉可以用干法研磨之后直接出售，但是做耐磨氧化鋁陶瓷球由于需要多種原料的混合且因砂磨機(jī)的要求必須用料漿，用濕法研磨顯然更合適。
高技術(shù)含量的氧化鋁陶瓷球值得做
當(dāng)問(wèn)到因低溫慢速燒結(jié)可能導(dǎo)致的效率、產(chǎn)量問(wèn)題時(shí)，侯教授坦言，他創(chuàng)辦的公司相當(dāng)于一個(gè)研發(fā)平臺(tái)，是產(chǎn)業(yè)化之前的中試階段，更注重技術(shù)的含金量和產(chǎn)品的高質(zhì)量高性能。他講到，大約用四天的時(shí)間，可以燒一爐（半噸）的氧化鋁陶瓷珠，當(dāng)技術(shù)成型、產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠之后，即可向規(guī)模大、實(shí)力強(qiáng)的公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)，例如目前與侯教授合作的一家青島公司，一期生產(chǎn)線年產(chǎn)7000噸，二期將上萬(wàn)噸。侯教授的公司雖然產(chǎn)能很低，但是其研發(fā)的耐磨氧化鋁陶瓷球的價(jià)值很大，一噸價(jià)值十幾萬(wàn)。
耐磨氧化鋁陶瓷球
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跟氧化鋯陶瓷球及其它研磨球一樣，耐磨氧化鋁陶瓷球的應(yīng)用很廣泛，除了應(yīng)用于特種陶瓷行業(yè)以外，侯教授還提到鈦白粉、硅酸鋯、油漆、食品等行業(yè)。與氧化鋯陶瓷球相比，耐磨氧化鋁陶瓷球有何優(yōu)勢(shì)？侯教授仔細(xì)給我們算了一筆經(jīng)濟(jì)賬。從整體上看，氧化鋁球比氧化鋯球磨耗要高。但有少數(shù)的廠家，如侯教授他們做出的95氧化鋁陶瓷球與氧化鋯球的磨耗大致是一樣的，但是價(jià)格上有明顯的優(yōu)勢(shì)。以4萬(wàn)一噸、比重接近4的95氧化鋁陶瓷球?yàn)槔c15萬(wàn)一噸、比重為6的氧化鋯陶瓷球相比，當(dāng)裝入同一個(gè)磨時(shí)，其投入成本約為其六分之一。另外，在用氧化鋯珠磨氧化鋁粉時(shí)，由于氧化鋯陶瓷珠的硬度只有7，而氧化鋁陶瓷珠的硬度是9，在研磨過(guò)程中氧化鋯的消耗量很大，磨一噸氧化鋁粉至少需要耗掉氧化鋯珠子六七公斤，如果磨六公斤的氧化鋯珠，按150塊錢一公斤來(lái)算，共需要900塊錢。氧化鋁珠子就很不一樣了，差不多需要磨耗一兩公斤。如果是兩公斤，按50塊錢一公斤來(lái)算，才要100塊錢，可以看出這是100和900的差別。綜上不難看出，氧化鋁陶瓷球相比氧化鋯球，一次性投入成本低，其運(yùn)行成本也低，所以，未來(lái)氧化鋁粉研磨介質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)，將是耐磨氧化鋁陶瓷球取代氧化鋯球。
除了成本的計(jì)算，侯教授也考量了產(chǎn)品純度方面的影響。在研磨鋰電池隔膜用的高純氧化鋁粉時(shí)，我們國(guó)家由于沒(méi)有合適的氧化鋁珠子，用的是氧化鋯珠子研磨，一噸氧化鋁粉磨耗五六公斤的氧化鋯珠子，這樣，99.9的氧化鋁粉的純度會(huì)降到99.4，99.99的氧化鋁粉的純度會(huì)降到99.49。雖然說(shuō)雜質(zhì)鋯的危害性不是特別大，但是我們國(guó)家造出來(lái)的鋰電池，跟日本人造的確實(shí)相差太遠(yuǎn)。這也是侯教授近些年來(lái)大力倡議微晶化制備耐磨氧化鋁陶瓷的一個(gè)緣由。
亟待攻克的關(guān)鍵技術(shù)
在“厲害了，我的國(guó)”的呼聲中，各行各業(yè)的專業(yè)人士也清醒地意識(shí)到“是什么卡了我們的脖子”。在粉體行業(yè)里，就我們所知道的就有高端氧化鋁粉、高純石英、氯化法鈦白粉、高性能碳纖維等等被卡脖子的關(guān)鍵材料與核心技術(shù)。關(guān)于耐磨氧化鋁陶瓷亟待攻克的核心技術(shù)方面，被譽(yù)為“實(shí)戰(zhàn)型專家”的侯憲欽教授也給出了自己的認(rèn)識(shí)。除了原料的超細(xì)粉磨和低溫慢燒之外，侯教授特別指出，現(xiàn)在需要整個(gè)業(yè)界尤其是氧化鋁粉的供應(yīng)商，要把原晶降下來(lái)，既要溫度低，且保證轉(zhuǎn)化率為94~95，這個(gè)對(duì)于氧化鋁粉料生產(chǎn)商來(lái)講，是有難度的，不是所有廠家都能掌握的技術(shù)，也就是說(shuō)，為了追求轉(zhuǎn)化率，要升高溫度，一升高溫就把原晶粗化了，粗化了就不適合做精細(xì)的東西。轉(zhuǎn)化率與原晶之間的這個(gè)矛盾協(xié)調(diào)得好，做出的原晶又小、轉(zhuǎn)化率又不低，這個(gè)就是關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。
（本文由粉體網(wǎng)編輯依據(jù)侯憲欽教授在“2018新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”期間的部分采訪錄音整理而成。若有疑議，歡迎投稿探討。）
