¿Qué son las cerámicas de panal?
Las cerámicas de panal son un nuevo tipo de cerámica industrial con una estructura similar a un panal como estructura principal. En el interior, hay muchos canales paralelos en forma de panal interconectados, y estas unidades de panal están divididas en paredes delgadas con diferentes formas de celosías. Desde su uso más temprano en la purificación de gases de escape de automóviles pequeños hasta su amplia aplicación en industrias como la química, energía, metalurgia, petróleo, electrónica, maquinaria, etc. hoy en día, se está volviendo cada vez más extendido y tiene considerables perspectivas de desarrollo.
Clasificación de materiales y usos de las cerámicas de panal
Las cerámicas de panal pueden estar hechas de varios materiales. Los materiales principales incluyen: cordierita, mullita, titanato de aluminio, carbón activado, carburo de silicio, alúmina activada, circonia, nitruro de silicio y matrices compuestas como cordierita-mullita y titanato de aluminio-cordierita. Después de que el polvo o las partículas de carbón activado se convierten en formas de cerámica de panal, las capacidades de purificación y tratamiento de aguas residuales del tratamiento de agua se mejoran enormemente, especialmente en la industria farmacéutica, donde se deshidratan, decoloran y eliminan impurezas de antibióticos, hormonas, vitaminas, inyecciones de ácido nucleico y varias inyecciones, medicamentos, etc.
Los productos de cerámica de panal se pueden dividir en cuatro categorías según su propósito: materiales de almacenamiento de calor, rellenos, portadores de catalizadores y materiales de filtro.
Rendimiento de las cerámicas de panal
- Gran área de superficie específica
- Ligero
- Bajo coeficiente de expansión térmica
- Gran capacidad calorífica específica
- Resistente a ácidos y álcalis
- Buena estabilidad química
- Buena capacidad de aislamiento
- Buena resistencia al choque térmico
- Alta porosidad
Métodos de preparación de cerámicas de panal
1. Método de moldeo por extrusión
2. Método de moldeo por fundición en caliente
3. Método de colado
4. Método de compresión
Entre ellos, el moldeo por prensado en caliente, el moldeo por inyección y los métodos de compresión son difíciles de preparar cerámicas de panal de alta densidad de poros, gran tamaño y paredes delgadas. En los procesos de producción reales, el método más utilizado para preparar cerámicas de panal es el moldeo por extrusión.
Materiales comunes para cerámicas de panal
Porcelana de aluminio
Las cerámicas de óxido compuestas principalmente de Al2O3-SiO2 y que contienen una cierta cantidad de mineralizadores como Ba, Ca, Zr, Mg pertenecen a la categoría de cerámicas de aluminio. El contenido de Al2O3 varía del 45% al 99%. Según las diferentes fases cristalinas principales, las cerámicas de aluminio se pueden dividir en cerámicas de corindón (Al2O3>95%), cerámicas de mullita (Al2O3-50%) y cerámicas de corindón-mullita (Al2O3-75%). Las cerámicas de aluminio se utilizan principalmente en petroquímica, fundición de metales, torres de desulfuración, hornos de reacción, torres de relleno, etc. Sirven como materiales de soporte y rellenos de torres para catalizadores en reactores. Debido a sus buenas propiedades mecánicas, estabilidad química y resistencia al calor, las cerámicas de aluminio pueden adaptarse bien a entornos de trabajo de alta temperatura, alta presión y altamente corrosivos.
Mullita
La mullita es una serie de minerales compuestos de aluminosilicatos, que incluyen principalmente mullita fundida de alta pureza, mullita fundida ordinaria, todo concentrado de bauxita natural sinterizada de mullita y mullita sinterizada ligera. Los cristales naturales de mullita son delgados en forma de aguja y en forma de racimo radial, con una temperatura de fusión de aproximadamente 1910°C. Este tipo de mineral es relativamente raro y se sintetiza principalmente de manera artificial. La mullita es un mineral formado por aluminosilicato a altas temperaturas, y se forma cuando el aluminosilicato se calienta artificialmente. La mullita tiene las características de resistencia a altas temperaturas, alta resistencia, baja conductividad térmica y efectos significativos de ahorro de energía. Entre ellos, su resistencia al fuego es particularmente excelente, y sigue siendo estable a 1800°C, y se descompone en corindón y fase líquida a 1810°C. Se utiliza principalmente en la producción de materiales refractarios y se utiliza ampliamente en industrias como la cerámica, metalurgia, fundición y electrónica.
Carburo de silicio
El carburo de silicio (SiC) se fabrica fundiendo materias primas como arena de cuarzo, coque de petróleo (o coque de carbón) y aserrín (se requiere sal para producir carburo de silicio verde) a través de un horno de resistencia a alta temperatura. Es un tipo de carburo con alta dureza en la escala de Mohs, con un grado de 9.5, solo superado por el diamante, el más duro del mundo (grado 10), y tiene una excelente conductividad térmica. Es un semiconductor que puede resistir la oxidación a altas temperaturas. Entre los materiales refractarios de alta tecnología no óxidos contemporáneos como C, N y B, el carburo de silicio es el más utilizado y económico, y puede llamarse arena de acero o arena refractaria. El carburo de silicio producido industrialmente se divide en dos tipos: carburo de silicio negro y carburo de silicio verde, ambos son cristales hexagonales con una gravedad específica de 3.20-3.25 y una microdureza de 2840-3320kg/mm². El carburo de silicio tiene las características de propiedades químicas estables, alta conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión térmica y buena resistencia al desgaste. El material refractario avanzado hecho de él es resistente al calor, a prueba de choques, de tamaño pequeño, ligero y de alta resistencia, con buen efecto de ahorro de energía.
Cordierita
La cordierita, también conocida como zafiro de agua o dicroíta, tiene la fórmula química Mg2Al4Si5O18; puede contener elementos como Na, K, Ca, Fe, Mn y H2O. Producida en esquistos, gneis y rocas ígneas alteradas, es un mineral de silicato que puede ser incoloro pero generalmente tiene un color azul claro o púrpura claro, con un brillo vítreo. La cordierita de magnesio puede ser sintetizada artificialmente para su uso como materiales refractarios. La cordierita, debido a su buena resistencia al fuego y baja tasa de expansión térmica, puede ser utilizada para fabricar materiales como cerámicas y vidrio. Ahora se utiliza comúnmente como materia prima para portadores de panal en purificadores automotrices.
Óxido de circonio
Las cerámicas de circonia son ampliamente utilizadas en el campo de las cerámicas estructurales debido a su alta tenacidad, alta resistencia a la flexión, alta resistencia al desgaste, excelente rendimiento de aislamiento y coeficiente de expansión térmica similar al del acero. En términos de cerámicas funcionales, debido a su excelente resistencia a altas temperaturas, se utilizan como materias primas principales para tubos de calentamiento por inducción, materiales refractarios y elementos calefactores. Además, la circonia se utiliza ampliamente en recubrimientos de barrera térmica, portadores de catalizadores, materiales médicos, de salud, refractarios, textiles y otros campos.
Corindón
El corindón es una piedra preciosa formada por la cristalización del óxido de aluminio (Al2O3), con un contenido de aluminio extremadamente alto. El corindón mezclado con cromo metálico tiene un color rojo brillante y generalmente se le conoce como rubí; el corindón azul o incoloro se clasifica generalmente como zafiro. El corindón ocupa el noveno lugar en la escala de dureza de Mohs. La gravedad específica es 4.00, con una estructura de celosía de columnas hexagonales. Debido a la dureza del corindón y su precio relativamente más bajo que el de los diamantes, se ha convertido en un buen material para papel de lija y herramientas de molienda.
Tendencia de desarrollo
- la tasa de penetración de las cerámicas de panal nacionales en el mercado de alta gama aumentará -
Las cerámicas de panal nacionales han logrado una tasa de penetración de localización de más del 90% en el campo de la conservación de energía y la purificación de gases industriales de baja gama. Se espera que en los próximos cinco años, las empresas de producción de cerámicas de panal en China rompan continuamente las barreras técnicas en el mercado de alta gama, y se espera que aumenten la tasa de penetración de productos en el mercado de alta gama. Durante mucho tiempo, la tecnología central y el mercado de productos de tratamiento de purificación de gases de escape de automóviles han sido monopolizados por gigantes extranjeros, y Corning en los Estados Unidos y NGK en Japón han disfrutado del período de dividendos del desarrollo de alta velocidad en la industria automotriz. Con la actualización del sexto estándar nacional de China, las cerámicas de panal nacionales en China entrarán en un período de ventana de desarrollo.
Además de ser utilizado en sistemas de tratamiento de gases de escape de automóviles, las cerámicas de panal también pueden ser utilizadas en campos como la filtración y separación de precisión, reducción de ruido y aislamiento, separación y purificación de gases, y deshidratación. El ámbito de aplicación también se ha expandido desde la metalurgia tradicional, la ingeniería química y los materiales de construcción a muchos aspectos como la bioquímica, la ingeniería electrónica, la industria de alimentos y bebidas, la aeroespacial, etc., con amplias perspectivas de aplicación en el mercado. Con la optimización y mejora de nuevos procesos y materiales, los campos de aplicación de las cerámicas de panal se ampliarán aún más, destacando en gran medida su valor económico y beneficios sociales.
