岩盤加工の歩留まりを向上させる方法を講演！

10 月 26 日、中国建築装飾協会主催、中国陶磁ネットワーク主催の「中国陶磁器トップ 10 ブランド チャリティー ツアー」が「磁器の心はできる」をテーマに開催されました。 10年で学び、生まれ変わる」および2020年「中国建築・衛生用陶磁器トップ10ブランド」の発表式典が、仏山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。

注意喚起: 以下はスピーチのトランスクリプトであり、ゲスト自身によるレビューはありません。読みやすいように、内容は一人称で書かれています。

▲佛山紫華貿易有限公司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を皆さんと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。スレート。

Slate は 10 年以上前から開発されているため、誰もがよく知っていると思いますが、わずか 2 ～ 3 年で注目を集めるようになりました。その理由は次のとおりです。第一に、岩石スラブは生産が難しく、多くの生産技術要件が必要であること、第二に、販売チャネルの特殊性により国境を越えた販売が必要となることです。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。

7 ～ 8 年の開発期間を経て、誰もがスレート製品、生産設備、生産技術などについてある程度の理解を持ち、市場は新たなニーズが生まれます。 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。

これに先立ち、モナリザなどの国内先進企業は 10 年以上前から大型基板の分野に取り組んでいます。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

今日お話したいのは「スラブ応力」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、スレート自体には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、なぜ岩盤の応力は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、市場には衛生陶器、食器、セラミックタイルの 3 つの一般的なセラミック製品があります。これら 3 つの最大の原材料には大きな違いはありません。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。

また、マクロな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の引張応力が過大になると、切削時に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) を使用できます。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、薄膜などの多くの分野に適しています。品質管理ツールとして、また学術研究や産業研究で使用するために重要であるため、この材料の特別なサンプルを作成する必要はありません。通常、試験は岩盤サンプルを採取した直後に行われるため、この方法は試験に非常に価値があります。

同時に、X 線回折分析は通常、製品の表面でテストできます。もちろん、より詳細なテストにも使用できます。製品調査と対応するテストのニーズに応じて異なります。

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

一般に、応力はセラミック タイルの脆さの原因であり、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。

陶器が「脆い」理由は 2 つあります。まず、陶器の焼成温度が低く、通常は 800℃ ～ 1000℃の間であり、気孔率が比較的高いため、陶器の破片の表面には小さな穴が多数見られます。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、セラミックの靭性を高めることができます。私たちが日常的に触れるセラミックナイフのほとんどはジルコニアでできています。

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。

3 番目は、ナノセラミック素材です。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。

陶磁器の数ある原料の中でも、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、生産に携わる方なら誰でも知っています。

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▲粘土の化学組成< /p>

今日は応力の問題について議論するためにここにいます。その目的は、粘土を上手に活用し、成形プロセス中に製品が緻密になるまでプレスして解決することです。ストレスの問題。

▲鉱物組成の計算方法

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。

粘土アプリケーション

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。

自然の粘土自体には、数千万年かけて形成された非常に完全な鉱物脈があります。二次粘土は母岩から作られます川の水の作用により移動し、堆積・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

ここでは、上から下に、粗い粒子、中程度の粒子、細かい粒子を例として見ていきます。原料の粒子が粗いほど、強度は低くなります。強さ。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

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。ムライト自体はケイ酸アルミニウムの製品です。将来、良い岩石スラブを作りたいなら、ムライトは私たちの製品に絶対に不可欠です。

研究と分析によると、ムライトを1180℃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に対する鉱化剤の影響 影響

上の表から、酸化マグネシウムが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

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。酸化アルミニウムも使用できますが、アルミナは温度が高すぎるため強度が高くなります。使いすぎについては何もできません。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< /スパン>

時間の都合上、化学実験に関する以下の内容を簡単に紹介します。ご清聴ありがとうございました。