백색 융합 알루미나(WFA)는 다양한 고성능 폼 세라믹 생산에 필수적인 원료입니다.
백색 융합 알루미나(WFA)란 무엇입니까?
먼저, 간단히 정의해 보겠습니다. 백색 용융 알루미나는 고순도 소성 알루미나(Al₂O₃)를 2000°C 이상의 전기 아크로에서 용융하여 생산되는 합성 소재입니다. 용융된 알루미나는 냉각, 분쇄, 그리고 다양한 입자 크기로 세분화됩니다. 백색 용융 알루미나의 주요 특징은 다음과 같습니다.
고순도: 일반적으로 >99% Al₂O₃.
높은 경도: 모스 경도계로 9.0입니다.
우수한 내화성: 높은 녹는점(~2050°C).
우수한 화학적 불활성: 산과 알칼리에 대한 내성이 우수합니다.
입자 크기 조절: 정밀하게 분쇄하고 체질할 수 있습니다.
폼 세라믹에 WFA를 사용하는 이유는 무엇입니까?
폼 세라믹은 다공성이 높고 가벼운 구조로, 주로 용융 금속용 필터 및 단열재 로 사용됩니다 . 이러한 용도에 대한 요건은 WFA의 특성과 완벽하게 일치합니다.
고온 내구성: 용융 알루미늄, 철 또는 강철 여과에 사용되는 폼 세라믹은 연화 또는 분해 없이 극한 온도(700°C ~ 1600°C)를 견뎌야 합니다. WFA의 높은 내화도는 이 폼 세라믹을 이상적인 소재로 만들어 줍니다.
화학적 불활성: 재료는 여과되는 용융 금속과 반응해서는 안 됩니다. WFA는 매우 안정적이며 용융 금속에 불순물을 유입시키지 않습니다.
열충격 저항성: 용융 금속에 필터를 담글 때 발생하는 급격한 열 구배로 인해 품질이 낮은 재료에 균열이 발생할 수 있습니다. 세라믹 슬러리(WFA 및 바인더 포함)의 특수 배합은 이러한 문제를 완화하도록 설계되었으며, WFA의 고유한 특성은 견고한 구조에 기여합니다.
제어된 기공률 및 구조: 폼의 구조(기공 크기, 모양, 그리고 개방성)는 여과 효율에 매우 중요합니다. WFA 입자는 극한 조건에서도 이 구조를 유지하는 견고하고 단단한 골격을 제공합니다.
높은 기계적 강도: 필터는 용융 금속 흐름의 침식 및 기계적 힘에 견뎌야 합니다. WFA의 극한 경도는 필터가 형태를 유지하고 입자가 떨어지지 않도록 합니다.
WFA는 폼 세라믹 제조 공정에서 어떻게 사용됩니까?
폼 세라믹을 만드는 가장 일반적인 방법은 레플리카 폴리머 스펀지 방식 입니다 . WFA가 이 공정에 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다.
슬러리 제조: 백색 용융 알루미나(및 결합제, 점토, 소결 보조제와 같은 다른 첨가제)의 미세 분말을 물과 혼합하여 점성이 있고 크림 같은 슬러리를 형성합니다. WFA의 입자 크기 분포는 매우 중요합니다. 폴리머 폼을 고르게 코팅할 수 있을 만큼 미세해야 하지만, 견고한 구조를 형성하는 데 도움이 되도록 거친 입자도 포함해야 합니다.
함침: 원하는 기공 구조(예: 10, 20, 30 PPI – 인치당 기공 수)를 가진 개방 셀 폴리머 폼(예: 폴리우레탄)을 슬러리에 담급니다. WFA 슬러리가 폴리머 네트워크의 모든 지지대를 완전히 덮도록 반복적으로 압착하고 풉니다.
과도한 슬러리 제거: 함침된 폼을 롤러에 통과시키거나 원심분리하여 과도한 슬러리를 제거합니다. 이는 스트럿 (세라믹 벽)이 완전히 코팅되는 동안 셀 (기공)이 열린 상태를 유지하는 데 중요한 단계입니다.
건조: 코팅된 폼을 천천히 건조하여 세라믹 코팅을 깨지 않고 물을 제거합니다.
폴리머 소각: 건조된 부분을 적당한 온도(~500-800°C)로 가열하여 천천히 소각하고 폴리머 폼 템플릿을 제거합니다. 이렇게 하면 깨지기 쉬운 다공성 세라믹 복제품이 남습니다.
- 고온 소결(소결): 부품을 매우 높은 온도(일반적으로 1450°C~1650°C)에서 소결합니다. 이 단계에서 WFA 입자는 소결됩니다. 즉, 완전히 녹지 않고 경계면에서 서로 융합하여 강하고 일체형이며 내화성이 높은 세라믹 골격을 형성합니다.
폼 세라믹용 WFA의 주요 사양
이 애플리케이션을 위한 WFA를 소싱할 때 제조업체는 다음 사항을 찾습니다.
순도(% Al₂O₃): ≥ 99.0%가 표준입니다. 소다(Na₂O)와 같은 불순물은 내화도를 저하시키고 소결에 영향을 미칠 수 있습니다.
입자 크기(메시/미세도): 일반적으로 미세한 분말로 분쇄됩니다. 일반적인 분포는 F240, F280, F320이며, 그보다 더 미세합니다(d50 값 20~50마이크론). 최적의 충진 밀도와 슬러리 유동 특성을 위해 다양한 입자 크기를 혼합하여 사용하는 경우가 많습니다.
화학: 고온 성능을 보장하고 여과된 금속의 오염을 방지하려면 Fe₂O₃, SiO₂, Na₂O 함량이 낮아야 합니다.