벌집 세라믹이란 무엇인가?
벌집 세라믹은 벌집 모양의 구조를 주요 구조로 하는 새로운 유형의 산업용 세라믹입니다. 내부에는 많은 상호 연결된 벌집 모양의 평행 채널이 있으며, 이러한 벌집 유닛은 다양한 모양의 격자로 나뉩니다. 초기에는 소형 자동차 배기 정화에 사용되었으나 오늘날에는 화학, 전력, 금속, 석유, 전자, 기계 등과 같은 산업에서 널리 사용되고 있으며 상당한 발전 가능성을 가지고 있습니다.
벌집 세라믹의 재료 분류 및 용도
벌집 세라믹은 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 주요 재료로는 코디에라이트, 뮬라이트, 알루미늄 타이타네이트, 활성탄, 탄화규소, 활성 알루미나, 지르코니아, 질화규소 및 뮬라이트 코디에라이트 및 코디에라이트 알루미늄 타이타네이트와 같은 복합 매트릭스가 포함됩니다. 활성탄 분말 또는 입자가 벌집 세라믹 형태로 만들어지면 수처리의 정화 및 폐수 처리 능력이 크게 향상되며, 특히 제약 산업에서 항생제, 호르몬, 비타민, 핵산 주사 및 다양한 주사제, 약물 등이 탈수, 탈색 및 불순물이 제거됩니다.
벌집 세라믹 제품은 용도에 따라 열 저장 재료, 충전재, 촉매 운반체 및 필터 재료의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
벌집 세라믹의 성능
- 큰 비표면적
- 경량
- 낮은 열팽창 계수
- 큰 비열 용량
- 산 및 알칼리 저항성
- 우수한 화학적 안정성
- 우수한 절연 성능
- 우수한 열 충격 저항성
- 높은 다공성
벌집 세라믹의 준비 방법
1. 압출 성형 방법
2. 핫 다이 캐스팅 성형
3. 주입 성형 방법
4. 억제 방법
그 중 핫 프레스 캐스팅, 사출 성형 및 압축 방법은 높은 기공 밀도, 대형 및 얇은 벽의 벌집 세라믹을 준비하기 어렵습니다. 실제 생산 과정에서 벌집 세라믹을 준비하는 가장 널리 사용되는 방법은 압출 성형입니다.
벌집 세라믹의 일반적인 재료
알루미늄 도자기
산화물 세라믹은 주로 Al2O3-SiO2로 구성되며 Ba, Ca, Zr, Mg와 같은 광물질을 일정량 포함하고 있어 알루미늄 세라믹 범주에 속합니다. Al2O3의 함량은 45%에서 99%까지 다양합니다. 주요 결정상에 따라 알루미늄 세라믹은 커런덤 세라믹(Al2O3>95%), 뮬라이트 세라믹(Al2O3-50%), 뮬라이트 커런덤 세라믹(Al2O3-75%)으로 나눌 수 있습니다. 알루미늄 세라믹은 주로 석유화학, 금속 제련, 탈황탑, 반응로, 충전탑 등에서 사용됩니다. 이들은 반응기 내 촉매의 지지재 및 타워 충전재로 사용됩니다. 우수한 기계적 특성, 화학적 안정성 및 내열성 덕분에 알루미늄 세라믹은 고온, 고압 및 강한 부식성 작업 환경에 잘 적응할 수 있습니다.
뮬라이트
뮬라이트는 알루미늄 실리케이트로 구성된 일련의 광물로, 주로 고순도 용융 뮬라이트, 일반 용융 뮬라이트, 모든 천연 보크사이트 농축 소결 뮬라이트 및 경량 소결 뮬라이트를 포함합니다. 천연 뮬라이트 결정은 가늘고 바늘 모양이며 방사형 클러스터 모양으로, 용융 온도는 약 1910°C입니다. 이 유형의 광물은 상대적으로 드물며 대부분 인공적으로 합성됩니다. 뮬라이트는 고온에서 알루미늄 실리케이트에 의해 형성된 광물로, 알루미늄 실리케이트가 인공적으로 가열될 때 형성됩니다. 뮬라이트는 고온 저항성, 높은 강도, 낮은 열전도율 및 상당한 에너지 절약 효과의 특성을 가지고 있습니다. 그 중에서도 내화성이 특히 우수하며 1800°C에서도 안정적이며 1810°C에서 커런덤과 액상으로 분해됩니다. 주로 내화물 생산에 사용되며 세라믹, 금속, 주조 및 전자 산업에서 널리 사용됩니다.
탄화규소
탄화규소(SiC)는 석영 모래, 석유 코크스(또는 석탄 코크스) 및 톱밥(녹색 탄화규소를 생산하기 위해 소금이 필요함)과 같은 원료를 저항로에서 고온으로 용융하여 만들어집니다. 이는 모스 경도가 높은 탄화물로, 등급 9.5로 세계에서 가장 단단한 다이아몬드(등급 10) 다음으로 우수한 열전도성을 가지고 있습니다. 이는 산화에 저항할 수 있는 반도체입니다. C, N, B와 같은 현대 비산화물 고기술 내화 원료 중에서 탄화규소는 가장 널리 사용되고 경제적인 것으로, 강철 모래 또는 내화 모래라고 할 수 있습니다. 일반적으로 산업적으로 생산된 탄화규소는 두 가지 유형으로 나뉩니다: 흑색 탄화규소와 녹색 탄화규소, 둘 다 육각형 결정으로 비중은 3.20-3.25이며 미세 경도는 2840-3320kg/mm²입니다. 탄화규소는 안정적인 화학적 특성, 높은 열전도성, 작은 열팽창 계수 및 우수한 내마모성의 특성을 가지고 있습니다. 이로부터 만들어진 고급 내화 재료는 내열성, 충격 방지, 소형, 경량 및 고강도로, 우수한 에너지 절약 효과를 가지고 있습니다.
코디에라이트
코디에라이트는 물 사파이어 또는 다이크로이트로도 알려져 있으며, 화학식은 Mg2Al4Si5O18입니다; Na, K, Ca, Fe, Mn 및 H2O와 같은 요소를 포함할 수 있습니다. 편암, 편마암 및 변성 화성암에서 생성되며, 무색일 수 있지만 일반적으로 옅은 파란색 또는 옅은 보라색의 유리 광택을 가진 규산염 광물입니다. 마그네슘 코디에라이트는 내화 재료로 사용하기 위해 인공적으로 합성될 수 있습니다. 코디에라이트는 우수한 내화성과 낮은 열팽창률로 인해 세라믹 및 유리와 같은 재료를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 현재 자동차 정화기에서 벌집 운반체의 원료로 일반적으로 사용됩니다.
지르코늄 산화물
지르코니아 세라믹은 높은 인성, 높은 굽힘 강도, 높은 내마모성, 우수한 절연 성능 및 강철과 유사한 열팽창 계수로 인해 구조 세라믹 분야에서 널리 사용됩니다. 기능성 세라믹의 경우, 우수한 고온 저항성으로 인해 유도 가열 튜브, 내화 재료 및 가열 요소의 주요 원료로 사용됩니다. 또한, 지르코니아는 열 차단 코팅, 촉매 운반체, 의료, 건강 관리, 내화 재료, 섬유 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
커런덤
커런덤은 알루미늄 산화물(Al2O3)의 결정화에 의해 형성된 보석으로, 매우 높은 알루미늄 함량을 가지고 있습니다. 금속 크롬과 혼합된 커런덤은 밝은 빨간색을 띠며 일반적으로 루비라고 불립니다; 파란색 또는 무색의 커런덤은 일반적으로 사파이어로 분류됩니다. 커런덤은 모스 경도 표에서 9위를 차지합니다. 비중은 4.00이며, 격자 구조는 육각 기둥입니다. 커런덤은 그 경도와 다이아몬드보다 상대적으로 낮은 가격 때문에 사포 및 연마 도구의 좋은 재료가 되었습니다.
발전 동향
- 국내 벌집 세라믹의 고급 시장 침투율이 증가할 것입니다 -
국내 벌집 세라믹은 저가 산업 폐가스의 에너지 절약 및 정화 분야에서 90% 이상의 현지화 침투율을 달성했습니다. 향후 5년 동안 중국 벌집 세라믹 생산 기업은 고급 시장의 기술 장벽을 지속적으로 돌파할 것으로 예상되며, 고급 시장 제품의 침투율을 높일 것으로 기대됩니다. 오랫동안 자동차 배기 정화 처리의 핵심 기술과 제품 시장은 외국 대기업에 의해 독점되어 왔으며, 미국의 코닝과 일본의 NGK는 자동차 산업의 고속 발전 배당 기간을 누려왔습니다. 중국의 제6차 국가 표준의 업그레이드와 함께, 중국의 국내 벌집 세라믹은 발전 창구 기간에 들어설 것입니다.
자동차 배기 처리 시스템 외에도 벌집 세라믹은 정밀 여과 및 분리, 소음 감소 및 절연, 가스 분리 및 정화, 탈수 등의 분야에서도 사용할 수 있습니다. 응용 범위는 전통적인 야금, 화학 공학, 건축 자재에서 생화학, 전자 공학, 식음료 산업, 항공 우주 등 많은 측면으로 확장되었습니다. 새로운 공정 및 재료의 최적화 및 개선과 함께, 벌집 세라믹의 응용 분야는 더욱 확장될 것이며, 경제적 가치와 사회적 이익을 크게 강조할 것입니다.
