氧化鋁陶瓷是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料。其中Al2O3含量一般在 75%~99. 9%之間。通常以配料中的Al2O3含量來分類。含量在75%左右為“75”瓷,含量在85%的為“85”瓷,含量在95%的為“95”瓷,含量在99%的為“99”瓷。
Al2O3瓷的生產(chǎn)工藝,由于產(chǎn)品性能要求不同,配方不同,形狀大小不同,成型方法不同, 其生產(chǎn)工藝也不盡相同,其基本工序是:原料煅燒一磨細(xì)一成型一燒結(jié)
(1) 煅燒 煅燒的目的是使γ–Al2O3, 轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>α-Al2O3, 并排除原料中的Na2O等低熔點揮發(fā)物。
(2) 磨細(xì) 煅燒過的Al2O3需要進(jìn)行磨細(xì),Al2O3的細(xì)度對產(chǎn)品性能有很大的影響。一般要求小于1μm的顆粒占15%~30%, 若大于40%, 燒結(jié)時會出現(xiàn)嚴(yán)重的晶粒長大,當(dāng)5μm的顆粒大于10%~15%會明顯妨礙燒結(jié)。 采用球磨工藝,可以濕磨和干磨,干磨時加入1%~3%的外加劑,如油酸等??梢苑乐诡w粒粘結(jié),提高球磨效率。
(3) 成型 可以用注漿法、模壓法、熱壓鑄、熱壓法及等靜壓法等各種方法。
(4) 燒結(jié) 燒結(jié)制度對Al2O3瓷的密度及結(jié)構(gòu)有很大的影響,從而也影響到產(chǎn)品的性能。對Al2O3瓷一般是在低于溫度界限條件下,適當(dāng)延長保溫時間來進(jìn)行燒結(jié)。
Al2O3瓷的用途非常廣泛,依據(jù)Al2O3含量不同,其性能不同,用途也各異。
(1) 機械強度高 Al2O3瓷燒結(jié)產(chǎn)品的抗彎強度可達(dá) 250MPa, 熱壓產(chǎn)品可達(dá)500MPa。Al2O3 成分愈純,強度愈高。強度在高溫下可維持到900℃。利用Al2O3瓷的機械強度,可制成裝置瓷和其他機械構(gòu)件。
(2) 電阻率高,電絕緣性能好 常溫電阻率1015Ω?cm,絕緣強度 15kV/mm, 利用其絕緣性和強度,可以制成基板、管座火花塞、電路外殼等。
(3) 硬度高 莫氏硬度為9, 加上優(yōu)良的抗磨損性,所以廣泛地用以制造刀具、磨輪、磨料、拉絲模、擠壓模、軸承等。用Al2O3陶瓷刀具加工汽車發(fā)動機和飛機零件時,可以以高的切削速度獲得高的精度。
(4) 熔點高,抗腐蝕 熔點2050℃, 能較好地抗 Be、Sr、Ni、Al、Fe、Ta、Mn等熔融金屬的侵蝕。對NaOH、玻璃、爐渣的侵蝕也有很高的抵拉能力。在惰性氣氛中不與Si、Sb、 Bi作用。因此可用作耐火材料、爐管、玻璃拉絲坩堝、空心球、纖維、熱電偶保護(hù)套等。
(5) 化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良 許多復(fù)合的硫化物、磷化物、砷化物、氯化物、氮化物、溴化物、碘化物、氧化物以及硫酸、鹽酸、 硝酸、氫氟酸不與Al2O3作用。因此Al2O3可以制成純金屬和單晶生長的坩堝、人體關(guān)節(jié)、人工骨等。
(6) 光學(xué)特性 可以制成透光材料(透明Al2O3瓷), 用以制造鈉蒸汽燈管、微波整流罩、紅外窗口、激光振蕩元件等。
(7) 離子導(dǎo)電性 用作太陽能電池材料和蓄電池材料。
2.氧化鋁陶瓷制造
3.氧化鋁陶瓷的性能與應(yīng)用