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5N高纯氧化铝在结构陶瓷件中的重要作用
更新时间:2014-12-23 发布:杭州万景新材料有限公司

氧化铝陶瓷(alumina ceramics )是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料,由于α-Al2O3具有熔点高,硬度大,耐化学腐蚀,优良的介电性,是氧化铝各种形态中稳定的晶型,也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。

用α-Al2O3为原料制备的氧化铝陶瓷结构件材料,其机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。

影响预烧质量的因素:

1)工业中预烧氧化铝时,通常要加入适量的添加物,如H3BO4NH4FAlF3、高纯氧化铝(VK-L100G)等,加入量一般为0.3%~3%。添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。硼酸盐除碱效果好;氟化物可促进晶型转变,且收缩大、活性好;高纯氧化铝(VK-L100G)降低烧结温度好。

2)预烧质量与预烧温度有关。预烧温度偏低,则不能完全转变成α-Al2O3 ,且电性能降低;若预烧温度过高,则粉料发生烧结,不易粉碎,且活性降低。一般情况下, Al2O3 粉体煅烧温度控制在1400~1450 ℃ 。

3)气氛对Al2O3的预烧质量影响也很大。以CO+H2好。

添加剂的影响:

由于Al2O3陶瓷坯体熔点高,较难烧结,若加入某种添加剂,则可以改善烧结性能,促进烧结。就添加剂来说,大致可分为以下两大类:一类是与Al2O3生成固溶体,一类是能生成液相。

类添加剂为变价氧化物,有5N高纯氧化铝(VK-L100G)、TiO2Cr2O3Fe2O3MnO2等。由于其晶格常数与Al2O3的相接近,因此通常能与Al2O3生成固溶体。同时它们是变价氧化物,由于变价作用,使Al2O3瓷产生缺陷,活化晶格,促进烧结。尽管添加剂有多种,对于高纯瓷件来说适合的添加剂为5N高纯氧化铝(VK-L100G)。例如,加入0.5~1%5N高纯氧化铝 ,可以使Al2O3瓷的烧结温度降低150~200℃ ,大大节约能源,并且5N高纯氧化铝不属于外来杂质,大大提高了产品质量。

另一类添加剂即由于生成液相,降低烧成温度而促进Al2O3的烧结。这一类添加剂有高岭土、SiO2CaOMgO等。这时由于它们能与其它外加剂生成二、三元或更复杂的低共熔物。由于出现液相,即液相对固相的表面湿润力和表面张力,使固相粒子靠紧并填充气孔。

氧化铝陶瓷的性能与应用

1.  性能

(1)机械强度高。Al2O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa。 Al2O3成分愈纯,强度愈高。强度在高温下可维持到900℃。利用其机械强度,可以制成装置瓷和其他机械构件。

(2)电阻率高,电绝缘性能好。常温电阻率1015Ω·cm,绝缘强度15kV/mm。利用其绝缘性和强度,可以制成基板、管座、火花塞、电路管壳等。

(3)硬度高。莫氏硬度为9,加上优良的抗磨损性,广泛用以制造刀具、磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。

(4)熔点高,抗腐蚀。熔点2050 ℃,能较好地抗BeSrNiAlVTaMnFeCo等熔融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、空心球、热电偶保护套等。

(5)化学稳定性优良。许多复合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等以及硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸均不与Al2O3作用。因此Al2O3可以制成坩埚、人体关节、人工骨、羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿等。

(6)光学特性。可以制成透光材料(透光Al2O3瓷),用以制造钠蒸汽灯管、微波整流罩、红外窗口、激光振荡元件等。

(7)离子导电性。用作太阳能电池材料和蓄电池材料。


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