Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỨ CÁCH ĐIỆN CAO THẾ VỚI HÀM LƯỢNG α-Al2O3 CAO CÓ ĐỘ BỀN CƠ HỌC CAO

Đề tài quan tâm đến việc sản xuất sứ với hàm lượng α-Al2O3 cao có độ bền cơ học cao, dùng làm sứ cách điện cao thế, làm hũ nghiền. α-Al2O3 được cho thêm vào phối liệu với hàm lượng tối ưu mà không làm thay đổi công nghệ sản xuất gốm truyền thống. Đề tài quan tâm đến các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như hàm lượng, cỡ hạt của α-Al2O3 đem dùng, hàm lượng quăc, hàm lượng đất sét và hàm lượng tràng thạch sử dụng trong bài phối liệu....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỨ CÁCH ĐIỆN CAO THẾ VỚI HÀM LƯỢNG α-Al2O3 CAO CÓ ĐỘ BỀN CƠ HỌC CAO" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỨ CÁCH ĐIỆN CAO THẾ VỚI HÀM LƯỢNG α-Al2O3 CAO CÓ ĐỘ BỀN CƠ HỌC CAO AN INVESTIGATION INTO THE PRODUCTION OF HIGH STRENGTH ALUMINA PORCELAIN FOR HIGH VOLTAGE INSULATORS Nguyễn Văn Dũng Ttrường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Đề tài quan tâm đến việc sản xuất sứ với hàm lượng α-Al2O3 cao có độ bền cơ họccao, dùng làm sứ cách điện cao thế, làm hũ nghiền. α-Al2O3 được cho thêm vào phối liệu vớihàm lượng tối ưu mà không làm thay đổi công nghệ sản xuất gốm truyền thống. Đề tài quantâm đến các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như hàm lượng, cỡ hạt của α-Al2O3đem dùng, hàm lượng quăc, hàm lượng đất sét và hàm lượng tràng thạch sử dụng trong bàiphối liệu. Một số bài phối liệu tốt đã được nghiên cứu, đánh giá độ bền cơ và một số tính chấtkhác để có thể ứng dụng vào sản xuất. ABSTRACT This article deals with the production of high strength alumina porcelain used for highvoltage insulators and drum mill bodies. α-Al2O3 is used with an optimal content, and theproduction process is similar to that of a traditional one. In this paper, the content and sizedistribution of α-Al2O3 and the content of quartz, clay and feldspar in mixture compositions areinvestigated to show their effects on the quality of porcelain products. Some batches, whichhave been evaluated on their bending strength and other properties, can be applied to such aproduction.1. Phần giới thiệu Vật liệu sứ có độ bền cơ cao đang là một nhu cầu cần thiết trong công nghiệphiện nay, nó được dùng làm các sản phẩm chịu mài mòn, chịu va đập mạnh như binghiền, hũ nghiền, làm các chi tiết bằng sứ trong các thiết bị khác nhau, làm vật liệucách điện cao thế v.v... Đề tài của chúng tôi trước mắt nghiên cứu sứ có độ bền cơ cao làm vật liệu cáchđiện cao thế ứng dụng trong mạng lưới truyền dẫn điện, máy điện và khí cụ điện. Chúng tôi cho thêm vào bài phối liệu sứ cổ điển α-Al2O3 với hàm lượng nhỏ hơn40% [1] để không làm thay đổi công nghệ sản xuất. Sứ giàu α-Al2O3 đã được chứngminh là có độ bền cơ học cao và có nhiều tính chất ưu việt hơn sứ giàu mullite hay giàuquarzt [2,3,4] do α-Al2O3 có độ cứng và nhiệt độ nóng chảy cao, ổn định ở mọi nhiệt độmà không bị biến đổi thù hình nên không có các biến đổi thể tích đột ngột làm giảmchất lượng sứ [5]. 57 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 2(37).2010 Với việc sử dụng α-Al2O3 làm nguyên liệu sản xuất sứ thì thành phần hoá vàthành phần hạt của α-Al2O3 là các yếu tố cần quan tâm nhất. Thường, khi hàm lượng tạpchất tăng cao, nhất là các ôxyt kiềm, sẽ làm giảm nhiệt độ kết khối do sự tạo thành phalỏng, tuy nhiên chất lượng sản phẩm sẽ giảm đi. Còn về thành phần hạt thì α-Al2O3 cócỡ hạt trung bình d50 nằm trong khoảng 4-14 µm làm cho sứ có độ bền cơ cao nhất [6].Ở đây chúng tôi sử dụng α-Al2O3 loại A31 (fine grain alumina) của hãng NIPPONLIGHT METAL COMPANY, LTD. Đây là sản phẩm dạng bột, là các đa tinh thể màutrắng cỡ hạt từ 2-20 µm, đường kính hạt trung bình d50 = 4.5 µm [7]. Trong các bài phốiliệu nghiên cứu, nguyên liệu địa phương miền Trung được ưu tiên sử dụng. Đó là caolanh A Lưới (CLAL), đất sét Lại Bằng trắng (ĐSLBT), tràng thạch Đại Lộc (TTĐL),cát Hoà Khánh (CHK). Chúng tôi cũng sử dụng đất sét Trúc Thôn (ĐSTT) vì đây là loạiđất sét chịu lửa rất tốt hiện nay ở Việt Nam, rất cần thiết cho quá trình tạo hình sứ caocấp dù chỉ dùng với một lượng nhỏ.2. Quy trình thực nghiệm Trên biểu đồ hệ 3 cấu tử T-Q-F để sản xuất gốm sứ [8] chúng tôi chọn 4 bài phốiliệu tương ứng với các điểm 1, 2, 3, 4 trên vùng sứ điện. Hàm lượng Q tăng dần theothứ tự từ bài 1 đến bài 4. Từ thành phần hoá của các nguyên liệu chúng tôi tính ra thànhphần khoáng hợp lý, từ đó tính được thành phần cấp phối của các bài phối liệu. Sau khikhảo sát tính chất của 4 bài phối liệu đầu tiên này để có kết luận về hàm lượng Q tối ưu,chúng tôi tiếp tục thiết lập sáu bài phối liệu mới để xem xét ảnh hưởng của hàm lượngtràng thạch, hàm lượng α-Al2O3, ảnh hưởng của đất sét Trúc Thôn đến chất lượng sảnphẩm sau cùng. Mẫu nung được phân tích các tính chất cơ lý [9,10] và thành phần pha, vi cấutrúc vật liệu để tìm ra bài phối liệu tối ưu và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chấtlượng của sứ điện.3. Kết quả và thảo luận Thành phần hóa học của các loại nguyên liệu được cho trong bảng 1. Từ thành phần hóa tính được thành phần khoáng hợp lý, sau đó tính cấp phối cácbài phối liệu thí nghiệm ...