Bạn có muốn biết gốm cordierite là gì và chúng đang biến đổi sản xuất sản phẩm như thế nào không? Cho dù bạn là nhà sản xuất hay chỉ đơn giản là muốn tìm hiểu về gốm cordierite, bài đăng trên blog này là dành cho bạn. Tại đây, bạn sẽ nhanh chóng biết mọi thứ về gốm cordierite, từ đặc tính của chúng, đến quy trình sản xuất, loại, ứng dụng và hạn chế. Vậy, hãy cùng tìm hiểu về chúng.
Gốm cordierite là gì?
Gốm Cordierite là vật liệu gốm cấu trúc chịu lửa bao gồm silicat, magiê, nhôm và sắt. Với công thức hóa học là (2MgO-2Al2O3-5SiO2), cordierite có khả năng chống sốc nhiệt và khả năng chống giãn nở nhiệt đặc biệt. Chúng có thể chịu được nhiệt độ làm việc cao tới 1000℃ với Nhiệt độ thiêu kết 1350 ℃. Đây là lý do tại sao các loại gốm chuyên dụng này phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao của bạn. Phạm vi sử dụng rộng rãi của chúng bao gồm đồ nội thất lò nung, bộ chuyển đổi xúc tác, bộ trao đổi nhiệt và linh kiện điện tử. Vì những vật liệu dạng bột này lần đầu tiên được phát hiện bởi một nhà địa chất người Pháp, Louis Cordier, nên chúng được đặt theo tên ông.
Tính chất chính của gốm cordierite
-
Khả năng chống sốc nhiệt: Gốm Cordierite không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhiệt độ đột ngột, điều này giúp gốm có khả năng chống sốc nhiệt cao hơn.
-
Độ giãn nở thấp ở nhiệt độ cao: Gốm Cordierite không dễ giãn nở ở nhiệt độ cao. Điều này có nghĩa là chúng giữ nguyên thể tích và kích thước trong điều kiện khắc nghiệt.
-
Cách điện thấp: Gốm Cordierite không cho dòng điện chạy qua. Tính chất cách điện của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các thành phần điện của bạn, như cầu chì.
- Khả năng chống hóa chất cao hơn: Gốm sứ Cordierite cũng có khả năng chống chịu thời tiết và hóa chất đáng kinh ngạc — chúng không dễ bị gỉ hoặc phân hủy.
Nhìn chung, tính độc đáo của gốm cordierite khiến chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho những mục đích sử dụng đầy thử thách.
Gốm cordierite được sản xuất như thế nào?
Vì gốm cordierite có sẵn trong tự nhiên không thể đáp ứng nhu cầu của ngành sản xuất, bạn có thể cần phải sản xuất chúng theo phương pháp tổng hợp rồi sau đó cấu trúc chúng. Quá trình này khá phức tạp và cần thiết bị cao cấp. Tuy nhiên, dưới đây là tổng quan từng bước về quy trình sản xuất gốm cordierite.
Bước 1: Lựa chọn nguyên liệu thô chất lượng cao
Sản xuất gốm Cordierite bắt đầu bằng việc lựa chọn cẩn thận các nguyên liệu thô chất lượng cao. Vì mục đích này, các vật liệu như talc, kaolin và alumina cung cấp các hợp chất thiết yếu của magiê oxit, nhôm oxit và silica. Các vật liệu này cần được cân và trộn, theo tỷ lệ hóa học mà vật liệu cordierite cần.
Sau khi trộn đúng số lượng, các vật liệu này được đưa vào máy nghiền bi để nghiền đồng đều sao cho mỗi hạt có kích thước đồng đều. Sự đồng đều của các hạt này giúp vật liệu nhận được nhiệt đều ở giai đoạn sau để có chất lượng đồng nhất.
Bước 2 Chuẩn bị
Bước đầu tiên, vật liệu cordierite sơ cấp đã sẵn sàng, ở dạng bột. Tiếp theo là phần định hình. Bột gốm cordierite thu được có khả năng liên kết kém hơn. Đó là lý do tại sao bạn cần thêm chất liên kết để nén hoặc đúc theo hình dạng cần thiết.
Bước 3 Định hình
Sau khi trộn phụ gia, các loại gốm này có thể được định hình bằng các kỹ thuật khác nhau như đùn, ép khô hoặc đúc trượt. Tuy nhiên, bạn cần chọn kỹ thuật định hình tùy thuộc vào độ phức tạp của hình dạng. Sau khi định hình, các loại gốm này cần được sấy khô để đảm bảo không còn độ ẩm.
Bước 4 Thiêu kết
Cũng giống như đồ gốm cần được nung nóng để tăng độ bền, các hình dạng gốm cordierite đã chuẩn bị phải trải qua quá trình nung nóng mạnh, được gọi là thiêu kết. Vì vậy, bạn cần nung các hình dạng này trong lò nung ở nhiệt độ từ 1200℃ đến 1450℃ tùy thuộc vào công thức hỗn hợp. Nhiệt độ dưới điểm nóng chảy này cho phép các hạt hợp nhất với nhau và duy trì hình dạng của chúng trong tương lai.
Bước 5 Làm mát
Sau khi thiêu kết, các hình dạng gốm cordierite này cần được làm mát. Tuy nhiên, quá trình làm mát phải chậm để tránh bất kỳ cú sốc nhiệt nào ở giai đoạn sản xuất tinh tế này.
Bước 6 Xử lý thứ cấp
Không bắt buộc, nhưng tùy thuộc vào mục đích sử dụng, những hình dạng gốm này có thể cần được mài, cắt hoặc phủ.
Bước 7 Kiểm tra chất lượng
Sau khi nhận được sản phẩm hoàn thiện, việc kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt là điều cần thiết. Các kiểm tra này đảm bảo khả năng chống sốc nhiệt, khả năng chống giãn nở nhiệt, độ bền, mật độ, độ xốp và cách điện đồng nhất. Kết quả là giá trị cuối cùng—hiệu suất đồng nhất.
Bước 8 Đóng gói và cung cấp
Cuối cùng, đồ gốm cordierite đã sẵn sàng để đến tay người dùng — dù là từ các ngành công nghiệp hay người dân thường. Bạn có thể đóng gói và dán nhãn chúng theo đúng quy định.
Có những loại gốm cordierite nào và ứng dụng của chúng ra sao?
Nhìn này, tất cả các loại gốm cordierite đều có khả năng chống chịu nhiệt độ thay đổi và giãn nở liên quan gần như giống nhau. Tuy nhiên, bạn có thể kiểm soát độ xốp và mật độ của chúng, xem xét cách sử dụng của chúng. Ví dụ, gốm dùng để làm bộ lọc có độ xốp cao hơn và mật độ thấp hơn. Ngược lại, những loại gốm dùng trong ứng dụng điện có thể có mật độ cao hơn và độ xốp thấp hơn.
Vì vậy, tùy thuộc vào đặc tính kỹ thuật của chúng, gốm cordierite có thể xốp hoặc đặc. Đồng thời, một số chất phụ gia cũng có thể tăng cường khả năng cách điện hoặc khả năng chống sốc nhiệt. Tuy nhiên, công thức được khuyến nghị của chúng gần giống nhau: 13,8% MgO, 34,8% Al2O3 và 51,4% SiO2, tạo thành 2MgO, 2Al2O3, 5SiO2 về mặt hóa học.
Ứng dụng của gốm cordierite là gì?
Những đặc tính độc đáo của gốm Cordierit khiến chúng phù hợp với nhiều mục đích sử dụng trong công nghiệp hoặc hàng ngày. Một số trong số đó như sau:
Đồ nội thất lò nung
Gốm cordierite cấu trúc là một phần của môi trường nhiệt độ cao như lò nung hoặc lò luyện. Chúng được sử dụng làm đồ nội thất ở đó, như kệ, tấm đẩy và cột.
Cách điện
Nhờ tính chất điện môi của mình, gốm cordierite được sử dụng rất nhiều để chế tạo các bộ phận cách điện như bộ điều nhiệt, cầu chì và các thiết bị chiếu sáng khác.
Hệ thống lọc
Được hình thành dưới dạng cấu trúc tổ ong, gốm cordierite nhẹ, có độ xốp cao là một phần của hệ thống lọc và chất mang xúc tác.
Lọc công nghiệp kim loại nóng chảy
Gốm cordierite xốp, với độ xốp và khả năng chịu nhiệt cao hơn, giúp lọc kim loại nóng chảy trong quá trình xử lý hóa học. Độ xốp đáng kinh ngạc như vậy khiến chúng phù hợp để sử dụng cao cấp.
Cách nhiệt nhẹ
Với độ xốp cao nhất và mật độ thấp nhất, gốm sứ cordierite dạng bọt giúp ích cho các quy trình công nghiệp cách nhiệt nhẹ. Việc sử dụng gốm sứ bọt cordierite như vậy rất rộng rãi.
Chất nền chuyển đổi xúc tác
Gốm Cordierite là lựa chọn tuyệt vời làm chất nền chuyển đổi xúc tác. Với độ giãn nở nhiệt thấp và độ xốp cao, chúng giúp lọc khí thải trong ô tô.
Đồ nấu nướng còn gọi là đồ dùng bằng lửa
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, công dụng phổ biến nhất của gốm cordierite là trong việc chế biến đồ nấu nướng. Bạn có thể tìm thấy chúng ở khắp mọi nơi, từ nướng bánh đến nướng vỉ – nhờ khả năng chịu nhiệt độ và chống sốc nhiệt vô song của chúng. Đá nướng pizza, đá nướng, than gốm, đĩa đựng thức ăn hầm chỉ là một vài ví dụ.
Một số hạn chế của gốm cordierite là gì?
Giống như bất kỳ vật liệu nào khác, gốm cordierite có một số hạn chế. Bạn có thể cân nhắc trước khi lựa chọn cordierite. Một số hạn chế này là:
-
Gốm Cordierite không có độ bền — bất kỳ tương tác bắt buộc nào như tải, va đập hoặc rơi đều có thể làm vỡ chúng. Vì vậy, bạn không thể tải nặng hoặc xử lý chúng một cách thô bạo.
-
Chúng vẫn có thể vỡ do thay đổi nhiệt độ đột ngột, đặc biệt là nếu được làm mỏng. Đá nướng pizza và đá nướng là những ví dụ phổ biến về độ dễ vỡ của chúng.
-
Vì gốm cordierite có điểm nóng chảy giới hạn khoảng 1460 độ C nên bạn không thể đẩy giới hạn của chúng. Đó là lý do tại sao chúng chịu được sự hình thành pha thứ cấp kém.
-
Cuối cùng, gốm cordierite đòi hỏi quá trình sản xuất phức tạp. Vì vậy, chúng có giá thành cao.
Phần kết luận
Mặc dù có phạm vi chịu nhiệt hạn chế, thiếu độ bền và chi phí sản xuất cao hơn, gốm cordierite vẫn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng khác nhau. Chúng có nhiều ưu điểm hơn nhiều vật liệu khác trong phạm vi sốc nhiệt và giãn nở nhiệt, bên cạnh khả năng cách nhiệt. Bạn có thể cân nhắc sử dụng chúng nếu chúng phù hợp với nhu cầu và ngân sách của bạn.