岩盤加工の歩留まりを向上させる方法を講演！

10月26日、中国建築装飾協会が主催する「磁器の心は学び、10年で生まれ変わる」をテーマにした「中国陶磁器トップ10ブランドチャリティーツアー」と2020年「中国建築衛生陶磁器十大大会」を開催協会主催、中国陶磁ネットワーク主催 「ビッグブランドリスト」の発足式が佛山市の中国陶磁産業本部基地のセラミックシアターで成功裡に開催された。佛山紫華貿易有限公司のゼネラルマネジャーである邱紫良氏は、イベントで「岩盤ストレスの解決策」というテーマを共有した。

温かいリマインダー
以下はスピーチのトランスクリプトです。

ゲスト自身によるレビューではありません
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▲佛山紫華貿易有限公司のゼネラルマネージャー、Qiu Ziliang 氏

親愛なるリーダーとゲストの皆様、今日は、現在最も人気のある製品であるスレートを共有するよう招待され、この盛大なイベントに参加できることを大変うれしく思います。

皆さんは 石のスラブについてよく知っていると思います。10 種類以上のスレートのスラブが生産されています。その理由は、第一に、スレートは生産が容易ではなく、生産技術に多くの要件があること、第二に、販売チャネルの特殊性が国境を越えることです。資本準備や生産技術、販売チャネルなどに十分な自信がない場合、性急な投資は経済効果を大幅に損なってしまいます。

開発から 7 ～ 8 年が経過し、スレート製品、生産設備、生産技術などは誰もが知るようになり、市場には新たな需要が現れ始めています。 2017年末、国内のセラミックタイルメーカーの一部が輸入生産設備を購入し、スレート製品の生産を開始した。

それ以前は、モナリザなどの国内先進企業が大型基板の分野に10年以上取り組んでいた。当初は誰もが大型基板に対してあまり楽観的ではありませんでしたが、時間の経過とともに、大型基板は当初の 900mm×1800mm から現在の 1600mm×3200mm へと発展し、徐々に大きな基板のトレンドが形成されている可能性があります。将来的に市場に投入される製品。

陶磁器産業は、当初は 100mm×100mm でしたが、現在では 1800mm×3200mm まで、以前では考えられないほどの発展を遂げています。しかし、時間の経過、技術の研究開発、市場経済の進展により、私たちはこの傾向に追い込まれており、その傾向に従わなければなりません。

ストレスの生成

今日話したいのは「岩盤応力」についてです。 2 年前、私たちがスレートの方向に進み始めたとき、私たちは大きな問題に気づきました。現在製造販売している製品はもはやセラミックタイルではありません。なぜ今日、同じセラミック原料から製造された大型のセラミックタイルをセラミックタイルではなくロックスラブと呼ぶのか。スレートはセラミックタイルの販売ルートに従って販売されていないため、セラミックタイルの適用範囲をはるかに超えています。

以前のコンセプトでは、セラミック タイルはバスルーム、リビング ルーム、キッチン、内壁、外壁、その他の空間エリアでのみ使用できました。スレートはもはや現代の建築材料であるだけでなく、住宅材料としても使用できます。スレートは、さまざまなプロセスを経て、デスクトップ、カウンタートップ、洗面台、キャビネット、その他の家庭用品に使用できます。現在、市場はスレートの方向に進んでおり、スレート製品と大理石、御影石、水晶石、人造石などの素材との間には、製造や用途に多くの違いがあります。

もちろん、スレート自体にも多くの欠点がありますが、他の製品と比較すると、スレート自体の欠点は比較的小さいです。今日私が共有したい「応力」の問題は、岩石スラブの加工において現在直面している最大の問題です。岩石スラブの応力問題を適切に解決することによってのみ、岩石スラブ加工の歩留まりを向上させることができます。

まず第一に、岩盤応力はなぜ常に存在するのでしょうか?これは、岩石スラブ製品の焼結過程で残留応力が存在し、その後の切断や加工時に損傷を引き起こすためです。いわゆる残留応力は、外力が取り除かれた後に材料の内部に残る応力です。

たとえば、市販されている 3 つの一般的なセラミック製品 (衛生陶器、食器、セラミック タイル) の間には、使用される原材料に大きな違いはありません。最大の違いは、製品の焼結時間です。スレートの焼結時間は磁器タイルに比べて長いですが、衛生陶器や食器の焼結時間に比べれば非常に短いです。そのため、短期間での経済効果や生産能力を追求する過程で、岩盤に残留応力を残すことになり、この残留応力が加工時の製品破損の原因の一つとなっています。

一般に、製品のストレスはマクロ ストレスとミクロ ストレスの 2 種類に分類されます。マイクロ応力は、一般にセラミックタイルの分野ではあまり議論する必要はありません。マイクロ応力は結晶粒内の残留応力であり、その存在は回折ピークの変化によって引き起こされるため、内部応力です。結晶の影響は大きくなく、基本的には切断プロセスに大きな影響を与えません。

そして、マクロストレスは製品に最も大きな影響を与えます。巨視的応力とは、複数の結晶スケール範囲に存在する応力を指し、微視的応力の範囲に対して巨視的応力としてみなされる。一般に、残留応力という用語は、巨視的なレベルで存在する応力を指します。巨視的な残留応力（以下、残留応力という）は、Ｘ線回折スペクトルにおいてピーク位置がシフトして現れる。圧縮応力が存在すると結晶面間の距離が狭くなるため、回折ピークは高角度にシフトし、逆に引張応力が存在すると結晶面間の距離が広がり、回折ピークは低角度にシフトします。 。

これは、切削加工時に製品自体に引張応力がかかりすぎると、切削時のクラックやオフセットが発生しやすくなり、製品の歩留まりが低下することを意味します。

 残留応力の解析にはXRD（X線回折解析）を利用できます。この方法はセラミック業界にとっては比較的新しい技術ですが、他の材料業界、特に金属材料では非常に古くから使用されています。 X 線回折 (XRD) は、多結晶材料の残留応力を測定するための十分に確立された非破壊的な方法です。たとえば、焼結や機械加工によって生じる応力が材料内に蓄積する可能性があります。

言い換えれば、現在の応力のほとんどは、焼結によって引き起こされる材料内の内部応力の蓄積によって生じており、これが現在の最大の問題となっています。現在、経済的利益を得るために製品全体の焼結時間を高速化していますが、高速化した後、応力を解放するための十分な時間と温度が不足し、内部応力が残留してしまい、後々大きな問題が発生します。処理。

製品の応力は材料の格子間隔に小さな変化を引き起こし、これは非常に高感度の XRD によって明らかにできます。実際には、適切な回折ピークの位置は、入射 X 線ビームに対してサンプルのさまざまな方向にある点で測定されます。これから、格子間隔とそれに伴うさまざまな方向の弾性歪みを決定できます。次に、材料の弾性定数に応じて、引張応力または圧縮応力が計算されます。

セラミック製品が加工されていない場合、これは大きな問題ではありません。しかし、製品を切断、溝切り、面取りする必要がある場合、この問題が顕著になります。

X 線回折分析は、セラミックス、金属、フィルムなどの分野に適しています。これは、品質管理ツールや学術および産業研究において非常に重要な点です。通常、この材料を使用して特別なサンプル試験を行う必要はありません。したがって、この方法は、岩板サンプルを採取して直接行うだけです。非常にテスト可能な値。

同時に、X 線回折分析は通常、製品の研究とマッチングのニーズに応じて、より詳細なテストにも使用できます。対応するテスト。

セラミックスの内部応力は、X 線回折分析によっても求めることができます。試験プロセス中は、すべての XRD ピークが同じ内部応力を計算するわけではないという事実に特別な注意を払う必要があります。これは、結晶方位が異なる粒子に蓄積された内部応力が異なるためである可能性があります。

私は個人的に、焼結プロセス中にセラミック材料によって発生する内部応力は次のように考えています。 まず、焼結プロセス中に粒子が成長する傾向があります。第二に、結晶粒界が融合する必要がある。結晶粒界は粒子内の原子よりも緩いため、結晶粒の融合により粒界に引張応力が発生する。第三に、焼結時間が十分でないため、粒界結合密度が十分ではなく、緩すぎ、粒界ギャップに応力がゆっくりと形成されます。焼結によって発生する応力のほとんどは引張応力であり、これが損傷を引き起こす最大の問題でもあります。

セラミック材料の脆さの問題を克服する

応力は一般にセラミック タイルの脆さと呼ばれますが、これはセラミックの一般的な問題でもあります。現在、世界中の科学者がこの問題を研究しています。現在、国防や軍需産業の技術では、セラミックスを金属のように叩いて伸ばすことができますが、一般的な工業用セラミックスでは、製造コストを支払う余裕がないため、当面は無視されます。

セラミック材料はすべて、イオン結合または共有結合で構成される多結晶構造であり、材料の変形を引き起こす可能性のある滑りシステムがありません。滑り系とは、焼結過程において、結晶格子と結晶格子との融着により粒界滑りが起こることを意味する。現時点では、岩石スラブには滑りシステムを実装する方法がないため、外力によって負荷がかかり、表面に何らかの欠陥が追加されると、破損しやすくなります。

セラミックが「脆い」理由は 2 つあります。まず、陶器の焼成温度が比較的低く (通常 800℃ ～ 1000℃)、気孔率が比較的高いため、表面に細かい粒子が多く見られます。陶器の破片の表面。磁器を例にとると、肉眼では微細な欠陥はほとんど見えませんが、顕微鏡で観察すると、磁器片の断面に微細な傷、亀裂、孔などが確認できます。第二に、セラミックは脆い材料であり、塑性変形する能力がありません。したがって、一度亀裂が入ってしまうと、キャセロールは底までしか割れません。セラミックス製品は熱伝導率が悪く、熱膨張係数が大きいため、熱応力が大きくなります。

脆さの問題をどのように克服するか: まず、自己強化セラミック材料です。ジルコニアは現在、比較的経済的な自己強化セラミック原料であり、少量の酸化マグネシウム、酸化カルシウム、およびその他の粉末をジルコニアに添加すると、セラミックの強度を高めることができます。タフさ。私たちが普段触れているセラミックナイフのほとんどはジルコニア素材で作られています。

次に、セラミック材料に弱い界面システムを確立します。これは、セラミック材料中にウィスカーと呼ばれる高強度の繊維が生成されることを意味します。セラミック製品は、釉薬と胚を組み合わせる際に異なる膨張係数と弾性率を有することが多く、高温で焼結および融合すると、2 つの材料間に発生する応力によってセラミック タイルが歪む原因となります。セラミックタイルが原因で発生します。

第三に、ナノセラミック材料です。これは、靭性を高めるためのいくつかの方法の中で、現時点で最も簡単に達成できる方法です。セラミックス材料の粒径がナノメートルレベルに達し、材料の超塑性挙動が広範囲に及ぶようになると、セラミックス材料の脆さの問題は解決されることが期待されます。

数ある陶磁器の原料の中でも、粘土は陶磁器の製造に欠かせない可塑性素材であり、靭性を高める重要な素材であることは、生産に携わる人なら誰でも知っています。

▲粘土の化学組成

今日は応力の問題について議論するためにここに来ました。その目的は、粘土を上手に利用して、成形プロセス中に製品が緻密になるまでプレスして、応力の問題を解決することです。

▲鉱物組成の計算方法< /p>

手元に化学機器がない場合は、簡単な計算で粘土の量を計算できます。

粘土の応用

可塑性は、粘土が私たちにもたらす最も重要な特性です。美術陶磁器、花瓶、衛生陶器、セラミックタイル、その他あらゆる種類のセラミック製品を作る場合、最も重要なことは、成形可能な材料を用意することです。粘土の可塑性により、さまざまな形の無数の陶磁器を作ることができます。

粘土は、一次粘土と二次粘土の 2 種類に分けられます。

元の粘土自体には、数千万年かけて形成された非常に完全な鉱脈があります。二次粘土は母岩から移動し、河川の水の作用により沈降・堆積して形成されます。

▲カオリンと粘土の性質と粒子組成の関係< /スパン>

ここでは、上から順に、粗粒子、中粒子、微粒子を例に挙げて見ていきます。原料の粒子が粗くなると、強度は弱くなります。プラスチック粘土やカオリンを見ると、曲げ強度が向上しています。

▲ウクライナ粘土化学分析レポート< /p>

現在市場に出回っている国産粘土の 99% は二次粘土です。ウクライナの粘土は、現在世界で唯一の巨大な粘土資源です。化学分析によると、ウクライナの粘土は1200℃で焼成すると8.3％減少し、これは国産の粘土よりも4〜5％低いです。

粘土を使用すると、焼いてムライトを作ることができます。なぜなら、セラミック製品の中でも、耐摩耗性、成熟した製品、耐衝撃性のあるセラミック製品を作りたい場合は、ムライトに頼る必要があるからです。将来的には、ムライト自体がケイ酸アルミニウムの製品になります。スレートが完成すると、ムライトは当社の製品に絶対に欠かせない素材となります。

研究と分析によると、ムライトを 1180°C で 3 時間以上保持すると、ムライト結晶は非常によく成長しますが、ある程度の困難があります。したがって、鉱化剤を使用してムライトを早期に成長させ、焼成温度と時間を節約できます。

▲さまざまな温度でのムライトの形成に対する鉱化剤の影響 < /スパン>

上の表から、酸化マグネシウムはムライトの形成を助ける最良のパートナーであることがわかりますが、酸化マグネシウムはセラミック タイルにはあま​​り使用されていません。

▲セラミックの機械的強度比較表< /p>

タルクとフォルステライトは現在最も一般的に使用されており、強度を高めることができる最も効果的な原料です。アルミナも使用できますが、アルミナは温度が高すぎるため、あまり使用できません。したがって、通常、ムライトの形成を助けるためにタルクとフォルステライトを使用します。

ムライトを形成した後、高度な技術機器を使用して焼成製品の結果を判断できます。

▲セラミック原料の高温状態図（一部）

時間の都合上、以下の化学実験に関する内容は簡単に紹介させていただきます。ご清聴ありがとうございました。