粉體合成與特性分析

硬團聚體

硬團聚體(hard aggregate)是一群小顆粒已被化學焊接得如此牢固,以致一般球磨無法把它們打散的團簇。想像一把雪擱在外頭又重新凍成一顆結實的冰球:雪片還在,但已經熔合,再怎麼輕搖也分不開。在粉末中,硬團聚體表現得就像一顆大而畸形的單一顆粒,儘管它私底下是由許多頸接頸鍵結的小顆粒組成。

關鍵的區別在於顆粒被結合得多牢。在硬團聚體中,原始顆粒由強化學鍵、或由顆粒相接處長出並部分燒結在一起的固體頸所連接,所以要把它們拉開就意味著要打斷真實的鍵。這與軟團聚體不同,後者的顆粒僅靠弱表面力相黏,很容易散開。硬團聚體通常誕生於煆燒步驟:若前驅物燒得太熱或太久,新生的顆粒在你原本無意讓它們如此之前就開始互相燒結,把這些硬團塊凍結下來。一旦形成,它們便撐過球磨與分散,一路穿過製程進入壓製的坯體。

硬團聚體是燒結者的敵人,因為它們毀掉細粉本應提供的均勻性。當你壓製坯體時,團聚體的堆積方式與自由顆粒不同,在它們之間留下大空隙,而燒製時每個團聚體的內部快速緻密化,周圍的大空隙卻落後,留下永不閉合的大殘留氣孔,成為限制強度的瑕疵。這就是為什麼製粉者如此費力地避免它們,盡可能溫和地煆燒,並選擇能抵抗硬團聚體形成的化學路線。誠實的現實是:硬團聚體無法在下游補救;不像可以磨掉的軟團聚體,硬團聚體必須在粉末階段就加以預防,因為到了燒製時已經太遲了。

過度煆燒的氧化鋯常帶有硬團聚體:一團團燒結在一起、撐過球磨的緻密晶粒團。在燒成的件中,每個團聚體周圍都環繞著燒結無法閉合的大氣孔,而這些氣孔決定了破裂強度。

化學焊接的團塊撐過球磨,留下球磨無法根治的大殘留氣孔。

硬團聚體無法靠球磨磨掉,也無法在燒製時補救。它必須在粉末階段以溫和煆燒加以預防,因為一旦其顆粒化學鍵結,它將在燒成陶瓷裡留下的大氣孔就等於被鎖定了。

又称
hard agglomerateaggregatestrongly bonded cluster硬聚集體硬凝聚體