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耐火材料在電子工業窯爐的發展與重要應用發布日期:2020-3-28 類別:行業新聞 瀏覽量: 4421 times 隨著我國電子工業的快速發展,對電子元件的燒結窯爐在工藝、材料、節能等方面的要求也越來越高。研究耐火材料在電子工業窯爐中的設計與應用方面的課題,對工業窯爐的節能、降低成本、延長使用壽命均有較大的現實意義,本文擬就電子工業窯爐中相關耐火材料應用中遇到的問題,同時對耐火材料生產實踐和認識,對其產生的原因進行剖析,來共同探討解決提高。 窯爐的質量與窯爐耐火材料的性能和合理使用關系密不可分。縱觀多年來電子材料行業使用耐火材料的情況分析,電子工業窯爐與耐火材料的質量相互依存、相互影響。 窯體材料特別是內襯材料不僅要長期承受高溫、荷重、溫度變化外,電子元件在燒成過程中,它的化合物、有機結合劑、無機改性劑等產生的揮發對內襯材料產生侵蝕;因此,電子元件燒成窯爐的內襯材料必須具有良好的耐氣體侵蝕能力。特別是氣氛爐,由于燒成過程中是在無氧條件下,對內襯耐火材料中的Fe2O3雜質被還原成FeO,并伴有一定的體積變化,引起內襯結構疏松;同時FeO與內襯材料中的SiO2等成分反應生成低熔物質,使襯體發生軟化變形,并向窯內傾斜,嚴重時造成塌窯。 目前高溫窯爐耐火材料主要材質有:高鋁、剛玉、剛玉結合莫來石、碳化硅、硅線石等。窯爐的主體由低、中、高不同溫區內襯材料和各類保溫材料組合而成,尤其是高溫區段為窯爐的主體核心部位。其設計的要求為耐火度高、致密性好、強度高等特點。目前一般均采用氧化鋁含量高的剛玉結合莫來石材質(剛玉成份大于莫來石成份)。 但由于該材料自身比重高,帶來膨脹系數大、熱穩定性差等缺陷。近年來,隨著國外先進窯爐技術的大量引進,顯示高溫窯爐主體材料,其材質以莫來石為主要原料,其特點是:組織結構致密,開口氣孔小,比重較剛玉輕,熱膨脹系數小,高溫熱穩定性好,抗腐蝕性強等優點。 目前我國的合成莫來石原料和加工工藝已達到一定水平,能夠滿足以上制品指標的需求。 二、耐火材料和窯具的開發與應用 耐火窯具多數為鋁硅酸鹽材料,也就是說它們主要由Al2O3、SiO2組成,在高溫條件下SiO2與磁性材料中Fe2O3發生反應,在磁件表面形成了硅酸鐵雜質“暈斑”,不僅降低了磁性材料的成品率,而且在窯具表面也會生成低熔物,使窯具的使用壽命大大降低。發達國家在電子工業窯爐設計與生產時,均花大量精力對耐火材料進行研究、開發與檢測。德國FCT公司、日本大阪窯業(YOTAI)有限公司、韓國永進陶瓷制造股份公司等采用高純原料、精細工藝裝備生產,而且對不同行業窯爐的使用特點開發出相應的窯具產品,特別對在軟磁材料工業窯爐使用的窯具進行相應開發,如:高檔錳鋅鐵氧體采用的是鈣穩定的氧化鋯承燒板;中檔鎳鋅鐵氧體采用的是剛玉-莫來石或三明治承燒板。既考慮到承燒板使用過程中的高溫強度、抗熱沖擊性及長期抗老化性,同時考慮到不污染磁性材料產品。 此外,對窯爐用耐火材料常常根據實際使用情況,研究出不同的檢測手段,補充行業標準中檢測標準的不足,如日本采用工業標準(JIS)制定的試驗方法進行外,模擬實際使用條件對耐火材料質量進行檢驗。又如德國的熱震測試是采用在200mmx200mmx2mm的樣品的下面靠邊用25個支柱支撐,上面在中心放上一定重量的物品,然后以循環五次不產生裂紋的zui高溫度作為衡量制品的抗熱震性。該指標較為客觀地反映了耐火材料在荷重情況下的實際熱震情況。 從國外進口的耐火材料,各項性能比較優異,但是其價格往往是相當昂貴;因此,電子工業窯爐用耐火材料必須走國產化道路.自主創新,開發出適合國內電子工業窯爐用新型耐火材料,逐漸取代能耗高、壽命短、易老化的傳統耐火材料,同時需要制訂系列適合國內電子工業窯爐耐火材料行業標準,為電子工業窯爐的設計與應用提供相應的數據。 (1)主要原料的性能與加工手段 國內耐火原料的生產廠家大多規模小,設備簡陋,缺乏全面質量控制手段,化學成分、物理性能、礦物組成、粒度分布、加工處理的雜質存在,尤其微量元素控制等,不能滿足高質量窯具的生產要求。 (2)加快新產品研發,滿足市場要求 國內大部分窯具生產廠家對新產品開發能力低,缺少專業技術人才,或沒有開發手段,對窯具的生產使用過程、損壞情況缺乏系統的了解,窯爐內部熱應力分布的相關理論數鋸不足,多憑經驗而定,因此無法盡快解決窯具生產與使用中出現的實際問題。在短時間內不能開發出窯爐適用的新材料。 (3)需要全面提高檢測手段 目前國內一般采用常規檢測,如體積密度、氣孔率、膨脹系數、抗折強度、荷重軟化點等性能,已無法反映出窯具的真正質量和使用效果。我們發現國產窯具的上述指標都很好,甚至超過同類進口產品,但使用效果卻差別很大。對窯具使用壽命影響較大的微觀結構性能(氣孔結構、孔徑分布、顆粒尺寸分布等)和力學性能(彈性模量、斷裂能)等在國內卻很少測試。 綜上所述,對提高電子工業窯爐的耐火材料應設立相應的檢測項目和內容,采用的標準必須根據實際使用情況加以更新。建立高檔窯具、窯磚的系統性研發機構,試制、生產基地,為不斷提高我國電子工業行業專用耐火材料、窯具質量創造必不可少的條件。 上一條:鋰電正極材料專用匣缽性價比高 |
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