Análisis de la distribución granulométrica del polvo cerámico mediante difracción láser
2021-09-10Application Note
(μm)Durante el procesamiento del polvo cerámico, las distribuciones granulométricas del polvo, la lechada y el gránulo son diferentes, por lo que es necesario controlarlas. En esta nota, se midieron tres formas de óxido de aluminio, a saber, polvo, lechada y gránulo, con el Bettersizer ST. Se demostró una excelente repetibilidad mediante la medición de una muestra de gránulo.
| Producto | Bettersizer ST |
| Industria | Cerámica |
| Muestra | Óxido de aluminio |
| Tipo de medición | Tamaño de partícula |
| Tecnología de medición | Difracción láser |
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- Resumen
- La importancia de la distribución granulométrica en la industria cerámica
- Un buen aliado para su control de calidad
- Medición de la distribución granulométrica
- Resultados repetibles con Bettersizer ST
- Conclusión
- Referencia
Resumen
El polvo cerámico se utiliza ampliamente en diversas áreas de aplicación, cuya distribución granulométrica afecta en gran medida al rendimiento del producto. Esta nota de aplicación presenta la importancia de la distribución granulométrica en la industria cerámica. Se realizaron mediciones del tamaño de las partículas de polvo cerámico en las que se demostró la alta resolución y la buena repetibilidad del analizador granulométrico.
La importancia de la distribución granulométrica en la industria cerámica
Desde la antigüedad (26.400 a.C.), la primera estatua de cerámica se fabricó con arcilla en Brno, en la República Checa. Los primeros ejemplos de cerámica aparecieron en Asia oriental varios 10.000 años después (16.400 a.C.) en la cueva de Xianrendong, en China. Uno de los primeros avances en la fabricación de cerámica fue la invención del torno, en 1.900 a.C. por los sumerios de Mesopotamia. En los últimos años se han aplicado modernos recubrimientos cerámicos a las carrocerías de los automóviles, el procesamiento de la cerámica ha cobrado nuevo vigor gracias a la nanotecnología, que está permitiendo a los fabricantes introducir materiales y productos con propiedades poco convencionales, como cerámicas transparentes, cerámicas dúctiles, huesos hiperelásticos y condensadores microscópicos. Todas estas invenciones desempeñan un papel importante en la sociedad y han contribuido al crecimiento de la cuota de mercado mundial de la cerámica de 133,20 mil millones USD en 2018 y se prevé que alcance los 243,12 mil millones USD en 2026. El rendimiento de los productos cerámicos se ve muy afectado por muchos factores, como la temperatura y el tiempo de sinterización, el grado de dispersión o la distribución del tamaño de las partículas del polvo cerámico.
El control de la distribución del tamaño de partícula del polvo cerámico es crucial en muchas aplicaciones, por ejemplo, la reducción del tamaño de partícula y la dispersión controlada son necesarias en el área de los materiales electrónicos para mejorar las propiedades eléctricas.[1] El conocimiento de la distribución del tamaño de partícula es un requisito importante en la fabricación de componentes cerámicos y es vital para la prevención de microvacíos estructurales. En general, el control del tamaño de las partículas de polvo es absolutamente crítico para la industria cerámica.
Un socio valioso para su control de calidad
El Bettersizer ST es un analizador granulométrico líder en los laboratorios de control de calidad de todo el mundo. Dispone de un eficaz sistema de dispersión húmeda integrado que proporciona al Bettersizer ST un diseño robusto y compacto.
Tiene la ventaja añadida de poder producir mediciones rápidas de control de calidad que ayudan y no frenan el proceso de fabricación. Una función SOP garantiza que las mediciones sean rápidas y sencillas para proporcionar resultados precisos y repetibles. Por último, pero no por ello menos importante, su mantenimiento económico y sencillo proporciona al usuario un analizador granulométrico rentable con unos costes de funcionamiento muy reducidos.
Medición de la distribución granulométrica
Con el desarrollo de la tecnología, pueden aplicarse diferentes técnicas para medir el tamaño de las partículas, de las cuales la técnica de difracción láser utilizada por el Bettersizer ST es la mejor elección tanto para la medición de la distribución del tamaño de las partículas de materiales cerámicos como para detectar partículas gruesas/granuladas en una distribución predominantemente fina. El óxido de aluminio es un buen ejemplo de material cerámico y se presenta en las siguientes formas: polvo, pellets, ta blets, cátodos para sputtering y nanopartículas. En esta nota, se midió la distribución granulométrica del polvo, la lechada y los gránulos de óxido de aluminio adquiridos comercialmente con el Bettersizer ST. La lechada de óxido de aluminio se fabrica mediante la molienda húmeda de la materia prima. En presencia de un secador por pulverización, pueden producirse gránulos a partir de la lechada, que pueden considerarse un aglomerado del polvo. En la figura 1 se muestran los resultados de las mediciones del polvo, la suspensión y los gránulos.
Como era de esperar, la distribución granulométrica del gránulo es mayor que la del polvo y la suspensión. La distribución granulométrica del polvo y del lodo son muy similares, pero estas dos muestras pueden distinguirse en el gráfico comparativo que se muestra en la figura 1, siendo el polvo ligeramente más grueso, lo que demuestra la alta resolución del Bettersizer ST. El Bettersizer ST permite realizar mediciones rápidas y precisas de diferentes muestras de proceso durante la fabricación, lo que garantiza la calidad del producto.
Resultados repetibles proporcionados por el Bettersizer ST
Durante la fabricación, se requiere una determinada distribución granulométrica específica de la aplicación del polvo granular. Se obtuvo una muestra de gránulos de óxido de aluminio y se midió cinco veces con el Bettersizer ST, cuyas distribuciones granulométricas, valores D10, D50 y D90 se muestran a continuación en la Figura 2 y en la Tabla 1, respectivamente.
El solapamiento casi perfecto de las cinco curvas de distribución granulométrica y las excelentes repetibilidades calculadas indican que el Bettersizer ST es capaz de proporcionar resultados repetibles en los que se puede confiar.
Figura1: Distribuciones granulométricas de polvo, lodo y gránulo de alúmina medidas con el Bettersizer ST
Figura 2: Distribución granulométrica de cinco mediciones de gránulo
| Muestra | D10 (μm) | D50 (μm) | D90 (μm) |
| Gránulo 1-1 | 75.18 | 146.6 | 270.7 |
| Gránulo 1-2 | 75.99 | 148.4 | 273.6 |
| Gránulo 1-3 | 76.12 | 148.9 | 274.2 |
| Gránulo 1-4 | 75.48 | 148.1 | 273.2 |
| Gránulo 1-5 | 76.38 | 149.1 | 274.2 |
| Repetibilidad | 0.65% | 0.67% | 0.53% |
Tabla 1: Comparación de D10, D50 y D90 de cinco mediciones de gránulos y repetibilidades correspondientes
Conclusión
Con el Bettersizer ST se midieron tres formas de óxido de aluminio: polvo, lodo y gránulo. Las mediciones de la más difícil de estas muestras, el gránulo, demostraron unas repetibilidades excepcionales. Por consiguiente, el Bettersizer ST puede ser un valioso aliado para el control de calidad de los productos, tanto desde el punto de vista de la precisión como de la repetibilidad.
Referencia
[1] Deb Shechter (8 de septiembre de 2015). Reducción y distribución del tamaño de partículas en la industria cerámica. Enlace
Sobre el autor
 | Wenjian Zhou Ingeniero de aplicaciones @ Bettersize Instruments |
| ¿Quiere conseguir materiales cerámicos de alto rendimiento? |  |
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