中國粉體網(wǎng)訊 氧化鋯粉末的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,會產(chǎn)生大量的廢棄物,特別是數(shù)量較大又難以處理的低濃度堿性廢水,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。而高能球磨法是一種節(jié)能、高效的材料制備技術(shù),能提高氧化鋯陶瓷的密實度、分散性,具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
隨著5G技術(shù)的到來,智能手機也在悄悄地更換著自己的“裝備”。
5G通信采用3千兆赫(Ghz)以上的頻譜,其毫米波的波長很短,如果5G手機使用金屬背板,就會嚴(yán)重干擾或屏蔽信號。因此,具有無信號屏蔽、硬度高、觀感強及接近金屬材料優(yōu)熱性能等特點的陶瓷材料逐漸成為手機企業(yè)進軍5G時代的重要選擇。內(nèi)蒙古科技大學(xué)教授包金小告訴記者,作為重要的無機非金屬材料,新型陶瓷材料已經(jīng)成為智能手機背板材料的不二選擇。
5G時代手機背板亟須升級
內(nèi)蒙古晶陶鋯業(yè)有限公司(以下簡稱晶陶鋯業(yè))總經(jīng)理王思凱告訴記者,據(jù)全球知名調(diào)研機構(gòu)Counterpoint公布的數(shù)據(jù),2020年全球智能手機出貨量13.31億部,隨著應(yīng)用于手機背板的氧化鋯陶瓷需求量的水漲船高,其研發(fā)制備技術(shù)也開始備受關(guān)注。
作為技術(shù)含量極高的新型陶瓷材料,氧化鋯陶瓷材料可以勝任金屬材料、高分子材料和絕大部分其他陶瓷材料難以勝任的嚴(yán)酷工作環(huán)境。作為結(jié)構(gòu)件,氧化鋯陶瓷制品在能源、航空航天、機械、汽車、醫(yī)療等多個行業(yè)得以應(yīng)用,全球年消費量在8萬噸以上。
隨著5G時代的到來,陶瓷器件制作手機背板顯示出更大的技術(shù)優(yōu)勢,氧化鋯陶瓷因此擁有了更加廣闊的發(fā)展前景。“氧化鋯陶瓷的性能如何,直接取決于粉體的性能,因此開發(fā)高性能粉體的可控制備技術(shù),成為氧化鋯陶瓷制備和發(fā)展高性能氧化鋯陶瓷器件的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)!蓖跛紕P坦言。
綠色環(huán)保的高能球磨法受追捧
專家介紹,國內(nèi)生產(chǎn)氧化鋯納米粉體多采用濕化學(xué)工藝,利用稀土氧化物作為穩(wěn)定劑生產(chǎn)氧化鋯納米粉體。該種工藝具有產(chǎn)能大、產(chǎn)品化學(xué)成分均勻性好的特點,但缺點是生產(chǎn)過程將產(chǎn)生大量的廢棄物,特別是數(shù)量較大又難以處理的低濃度堿性廢水,如果處理不當(dāng)將對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞。
“據(jù)調(diào)查,生產(chǎn)一噸氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷粉體需要50噸左右的水,會產(chǎn)生大量廢水,而廢水的回收及處理極大地增加了生產(chǎn)成本。”王思凱說道。
隨著我國環(huán)境保護法的完善,采用濕化學(xué)法制備氧化鋯納米粉體的企業(yè)面臨著前所未有的困境。因此業(yè)內(nèi)急需開發(fā)一種綠色環(huán)保、低成本的氧化鋯納米粉體制備技術(shù)。
“在此背景下,利用更為清潔、低耗能的生產(chǎn)工藝制備氧化鋯納米粉體已成為一個研究熱點,其中最受科技界追捧的是高能球磨法!卑鹦≌f道。
高能球磨法是指利用機械能來誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)或誘導(dǎo)材料組織結(jié)構(gòu)和性能的變化,以此來制備新材料。作為一種新技術(shù),它能夠明顯降低反應(yīng)活化能、細化晶粒、極大提高粉末顆粒分布均勻性及增強基體間界面的結(jié)合,促進固態(tài)離子擴散,誘發(fā)低溫化學(xué)反應(yīng),從而提高材料的密實度、分散性等性能,是一種節(jié)能、高效的材料制備技術(shù),具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
特有著色機理造就多彩陶瓷
國際市場中,氧化鋯納米粉體材料已經(jīng)進入工業(yè)化發(fā)展階段。王思凱告訴記者:“美國、西歐和日本等發(fā)達國家和地區(qū),氧化鋯納米粉體的生產(chǎn)規(guī)模大,產(chǎn)品規(guī)格較為齊全。尤其是美國和日本的跨國公司,在氧化鋯陶瓷的專利上具有明顯競爭優(yōu)勢!
據(jù)王思凱介紹,目前,我國的新型陶瓷制造業(yè)處于快速發(fā)展階段,陶瓷粉體的需求量正在逐年增長,開發(fā)新型納米級氧化鋯的生產(chǎn)工藝顯得越來越迫切。近兩年,國內(nèi)一些科研院所和企業(yè)也開始自主研發(fā)、生產(chǎn)氧化鋯納米粉體,但大部分研發(fā)尚處于實驗室小量試產(chǎn)階段,產(chǎn)量小,品種單一。
晶陶鋯業(yè)實施的“彩色稀土氧化鋯納米粉體”項目,采用高能球磨固相反應(yīng)法制備氧化鋯納米粉體!耙运餮心ソ橘|(zhì)把顆粒粉碎細化,可以得到尺寸100納米級的無團聚晶粒粉體,無污染、成本低、產(chǎn)品批次穩(wěn)定性好!卑鹦≌f道。該制備技術(shù)不僅可以滿足5G手機陶瓷背板、航空渦輪發(fā)動機熱障涂層材料、陶瓷球、陶瓷刀等產(chǎn)品所需粉體的需求,還可以在氧化鈰復(fù)合粉體制備等更多的陶瓷粉體制備中得以推廣應(yīng)用。
晶陶鋯業(yè)的技術(shù)團隊根據(jù)自主研發(fā)的著色機理,在不引入多余金屬離子的前提下,通過工藝上的優(yōu)化,采用固相合成及復(fù)合法進行著色。用此方法制備的氧化鋯陶瓷不僅顏色飽和度高、潤度好,而且不影響氧化鋯陶瓷原有的機械性能。
“基于新技術(shù)生產(chǎn)的彩色稀土氧化鋯粉體原始粒徑為納米級,具有粒徑均勻、燒結(jié)活性高、燒結(jié)溫度低等特點,較傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝綜合能耗顯著降低,生產(chǎn)效率和陶瓷加工良品率大幅提高。以其制備的先進陶瓷器件具有高強度、高韌性及高硬度等卓越性能。”王思凱說。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安)
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