一、原料选择与预处理
原料选择:采用高纯度的氧化铝作为主要原料,纯度通常需达到99%以上,以确保最终产品的化学稳定性和物理性能。原料可以是天然矿石,也可以是化学合成的粉末。
研磨与混合:将氧化铝粉末通过研磨机进行研磨,使其颗粒粒度均匀,细度和比表面积需达到一定要求,有助于后续烧结过程中晶粒的致密化生长。随后,将研磨后的氧化铝粉末与适量的添加剂进行混合,添加剂的选择和比例根据所需产品的性能进行调整。
二、成型工艺
成型方式:将混合后的粉末放入成型机中进行成型,常用的成型方式包括压制成坯体、注塑成形、等静压成型等。成型过程需要确保坯体具有一定的强度和形状稳定性,以便后续工艺的进行。

坯体强度控制:成型后的坯体需具备足够强度,避免在运输至干燥器过程中破裂。针对成球过程中半成品球含水量高、易分层、干燥困难等问题,需通过工艺优化(如调整粘结剂用量或成球参数)解决。
三、干燥处理
干燥方式:将成型后的坯体放入烘箱或干燥室中进行干燥,以去除其中的水分。干燥过程需要控制温度和时间,以避免坯体产生裂纹或变形。通常利用竖窑内的逆流热风对坯球进行干燥,去除约15%的水分。
温度控制:需严格监控干燥温度,防止坯球内部因温度梯度过大产生裂纹、分层,甚至结块堵炉,导致球流中断或干燥质量下降。干燥温度多控制在100-150℃,干燥时间根据坯体大小和厚度而定。
四、预烧与烧结
预烧:将干燥后的坯体放入预烧炉中进行预烧。预烧过程中,坯体逐渐升温到一定温度,使有机物燃尽,氧化铝颗粒开始结晶生长。预烧是烧结前的重要步骤,有助于形成致密的烧结体。
烧结设备:采用高温烧结炉进行烧结,常用的烧结设备为高温竖窑。竖窑内温度可达1900-1950℃,能够确保氧化铝颗粒在相邻颗粒之间形成烧结颗粒,实现板状刚玉的烧结。
烧成工艺:采用速烧速冷的烧成工艺。在高温下,氧化铝颗粒迅速结晶生长,形成无晶界的板状刚玉。随后,通过快速冷却的方式,使烧结体内部产生大量的晶内微气孔,这些气孔有助于提高烧结板状刚玉的抗热震性。烧结过程中,通过调节竖窑内热风温度及流速,控制晶粒生长速率,获得充分发育的板状刚玉结构。
五、后处理与检验
后处理工艺:完成烧结后,对板状刚玉进行表面处理、研磨、切割等工艺,以满足具体的使用要求。这些工艺有助于进一步提高产品的质量和性能。
检验与筛分:对合格产品进行物化指标检测(如体积密度、显气孔率、吸水率等),随后破碎并筛分成不同粒径尺寸,以满足不同应用场景的需求。体积密度需达到3.9-4.0g/cm³,硬度要符合莫氏硬度9级标准。


