セラミック加工用アルミナ粉末の作り方

粒子径と形状は粉末材料の特性を決定するため、セラミック加工を目的とするアルミナ粉末は、純粋で、微細で、緻密で、凝集しておらず、粒子形状が球形で、粒度分布が均一でなければならない。

当社のアルミナパウダーは、大きな凝集物を排除するために注意深く選別され、研磨時間の短縮と傷のない仕上げにつながります。当社では、ミクロン単位の微細なふるい分けが可能な高エネルギー振動ふるい機Hi-Sifterを使用しています。

水熱合成

アルミナ粉末は白色またはオフホワイトの結晶構造を持つ物質で、高い硬度と電気絶縁性で知られています。さらに、その無毒性はほとんどの酸と反応しないことを意味し、その耐久性により、緻密なセラミックや耐火物にしたり、焼結してコーティング鋼や鋳鉄製品にしたりすることができる。

アルミナ粉末の水熱合成では、水を媒体として金属酸化物を合成し、反応速度論は反応媒体の温度、時間、pHに依存する。温度範囲は一般的に500～900℃であり、システム内の圧力は一般的に10～80MPaである。水熱合成は、酸化物、ケイ酸塩、硫化物を含む複雑なナノ構造材料も製造できる。

方法1では、反応溶液をポリテトラフルオロエチレン（PTFE）ライニングしたニッケル鋼製オートクレーブに注いで密閉し、許容温度に達するまで3K/分で加熱し、決められた時間反応させる。粉体の品質を低下させる可能性のあるアルミナ水和物やアンモニオアルナイト生成物の形成を避けるため、制御を維持した。

さまざまな反応時間において、NH4Al(SO4)2*12H2Oを用いて生成した試料の形態をさまざまな温度で調べた。その結果、NH4Al(SO4)2*12H2Oがボーマイト、ダイアスポア、ギブサイト、ベイヤライトの4種類のアルミナ水和物を生成することがわかった。

化学合成

アルミナ粉末は、セラミックス、エレクトロニクス、自動車など多くの産業で使用される白色またはオフホワイトの粉末である。アルミナは高い熱伝導性と優れた電気絶縁性を特徴とし、さらに優れた機械的強度と耐摩耗性を誇ります。アルミナはボーキサイトを含む様々な原料から製造でき、融点が低いため、焼結工程で固体塊を形成することができる。

アルミナパウダーは、高温高圧下で起こる一連の化学反応によって製造される。これは、水酸化アルミニウムを水と混合してスラリーを形成することから始まり、このスラリーは、究極の純度を得るためにナノスケールの粒子サイズに機械的に粉砕される前に、高温高圧で加熱される。

この方法は、バイエルプロセスや沈殿／水熱法のような、エネルギーと時間の両方を大量に必要とする複雑な合成技術に代わる、効果的でコスト効率の高い代替法を提供する。さらに、このプロセスは、バイエルが使用するプロセスよりも大幅に安価である。バイエルプロセスよりもコストが低い。異なる原料から製造され、環境に優しい。沈殿／水熱法よりも低い温度を必要とし、高純度のアルミナが得られる。高純度の材料を必要とするコアシェル複合材料用途に適している。バイエルプロセスなどよりもコストが低い。

湿式ボールミル

アルミナ粉末の湿式ボールミル粉砕は、冶金、セラミックス、ポリマー、化学など、さまざまな産業で使用されています。この工程は、原料を微細な粒子にし、焼結効率を高めながら、材料の性能を向上させます。理想的なボールサイズと回転速度の比率を達成することで、最終的な粒子径が決まります。アルミナ粉砕ボールは高密度で硬く、高エネルギーの粉砕にも問題なく耐えることができます。

アルミナパウダー製造の核心は、スラリーを作ることにある。これは、水酸化アルミニウムを水と混ぜて溶液を作り、この溶液を高温高圧で加熱して水熱反応を起こさせるものである。

スラリーが作られると、遠心力を利用してバレルに供給され、バレル本体内のスチールボールとライニングプレートで互いに粉砕し、粉砕作業を完了した後、再び循環に放出される。

DBDPMは、振動粉砕と比較して、より緻密で均一なアルミナセラミックスを製造する。これは、DBDPM製造に使用される粉末の格子歪みを促進する機械的応力と熱応力の組み合わせによるもので、セラミックスの焼結特性と機械的特性の改善につながる。さらに、この方法で製造されたセラミックスは、振動粉砕法で製造されたものと比較して、高い不透明度と白色度を示す。

乾式ボールミル

アルミナ粉末は、ガラス、セラミックス、冶金製品の添加剤としてよく使用される白色またはオフホワイトの材料である。熱伝導性と電気特性に優れ、耐食性、耐摩耗性にも優れています。アルミナから作られた形状は、乾式、静水圧、熱間プレス、スリップキャスト、押出成形、射出成形などの工程で成形できますが、成形を容易にするためにビナーを添加する場合もあります。

このアルミナパウダーの製造に使用される自己焼成アルミナパウダーを主原料とし、フリントクレイクリンカー、カオリン、複合焼結助剤を加えています。トリプル特殊ボールミリングとスプレーペレタイゼーションボール形成後、低温徐焼成することで、VMミリング粉よりも不純物が少なく、粒度分布の狭い、より微細で均質な粉体を得ることができます。

アルミナ粉末は、保管と取り扱いを容易にするため、適切なラベルを貼った密閉容器に保管する必要がある。吸湿を防ぐために乾燥した状態に保ち、吸湿反応を避けるために注意深く取り扱い、十分な量を吸入した場合、珪肺症などの呼吸器疾患を引き起こす可能性のある粉塵を吸入する可能性があるため、この物質を取り扱う際には保護具を着用する必要がある。