ผลของสารประกอบฟอสเฟตเป็นสารเติมแต่งเผาผนึกเฟสของเหลวต่อสมบัติของเซรามิกอะลูมินา

Abstract

วัสดุเซรามิกความหนาแน่นสูงมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น วัสดุทนไฟ ฉนวนไฟฟ้า หรือวัสดุทางการแพทย์ เนื่องจากมีสมบัติทางเคมีและกายภาพที่โดดเด่น เช่น ความเป็นฉนวนไฟฟ้า ความเสถียรทางความร้อนที่อุณหภูมิสูง และมีความเสถียรต่อสารเคมี งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่จะศึกษาเรื่องการลดอุณหภูมิในการเผาโดยการเติมสารช่วยเผาผนึกเฟสของเหลวเพื่อให้เกิดอะลูมินาความหนาแน่นสูง กลุ่มสารประกอบฟอสเฟตที่ศึกษาประกอบด้วย โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต แคลเซียมฟอสเฟตโมโนเบสิคโมโนไฮเดรตและโซเดียมไตรพอลิฟอสเฟต ซึ่งสารละลายกลุ่มฟอสเฟตมีความสามารถในการละลายน้ำส่งผลให้การผสมมีความสม่ำเสมอ วิธีการทดลองแบ่งเป็น 2 ส่วนคือ 1) ขึ้นรูปชิ้นงานด้วยวิธีการอัดแห้ง และ 2) การขึ้นรูปด้วยกระบวนการอัดรีด ขั้นแรกคือการผสมสารประกอบฟอสเฟตที่อัตราส่วนต่างๆในช่วงร้อยละ 5-15 โดยน้ำหนัก กับผงอะลูมินาขนาดอนุภาคเฉลี่ย 2.5 ไมโครเมตร อัดขึ้นรูปชิ้นงานอะลูมินาด้วยเครื่องอัดทิศทางเดียวที่ความดัน 50 MPa ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มิลลิเมตร จากนั้นนำไปเผาผนึกที่อุณหภูมิช่วง 1500-1600 oC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง อัตราการเพิ่มอุณหภูมิคือ 5 oC/min พบว่าอัตราส่วนที่ดีที่สุดคือการเติมสารประกอบฟอสเฟตร้อยละ 10 โดยน้ำหนักที่อุณหภูมิ 1600 oC ส่งผลให้อะลูมินามีความหนาแน่น 3.67 g/cm3 และการดูดซึมน้ำอยู่ที่ 0.12% ดังนั้นจึงทำการเลือกเงื่อนไขนี้ในการนำมาผลิตเนื้อดินปั้นสำหรับการขึ้นรูปด้วยกระบวนการอัดรีด พบว่าปริมาณสารละลายเชื่อมประสานที่เหมาะสมคือช่วง 18-20 กรัม สามารถขึ้นรูปชิ้นงานอะลูมินาได้ความหนาแน่นเท่ากับ 3.40 g/cm3 การดูดซึมน้ำเท่ากับ 0.12% ค่าความแข็งแรงเท่ากับ 103.00 MPa