氧化铝

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ＦＯＳＨＡＮＣＥＲＡＭＩＣＳＶｏｌ．１５Ｎｏ．５!ＳｅｒｉａｌＮｏ．１０１"

知识讲座

!!!!!

氧化铝陶瓷生产工艺中的质量控制

付鹏

刘卫东

吴细桂

广州

!华南理工大学材料学院

５１０６４１"

摘要本文综述了氧化铝陶瓷制备过程中各工序对制品可能产生的影响#以及通常会出现的问题氧化铝陶瓷，粉磨，成形，烧结，后加工处理

与相应解决方法%关键词

１前言

α－Ａｌ２Ｏ３三种#它们的结构不同#故其性质也不同%α－Ａｌ２Ｏ３的晶体结构最紧密#其硬度大$耐磨损$高温稳

氧化铝陶瓷是一种以α－Ａｌ２Ｏ３为主晶相的陶瓷材料#通常以配料中氧化铝的含量分为７５$８０$９０$９５$９９瓷等%氧化铝陶瓷具有强度高!机械强度可达１５０ＭＰａ"$硬度高!莫氏硬度达９"$耐磨损$耐腐蚀$耐高温以及导热性好$高绝缘$低介电损耗$电性能稳定等特点%它可以制成集成电路基片$刀具$耐酸碱件$人造骨骼$研磨材料$高级耐火材料以及荧光粉载体等#广泛应用于电子$机械$化工$医药$光电$航空航天等行业%随着科学技术的发展及制造技术的提高#氧化铝陶瓷新品种不断出现#在现代工业和现代科学领域中将会得到越来越广泛的应用%

一般来说#氧化铝陶瓷的制备工艺有以下几个步骤&粉体的制备及处理$成形$烧结和最终产品的后加工%每一步工艺的优劣都将影响最终陶瓷制品的性能%

定#是三种形态中最稳定的晶态#具有良好的机械和电学性能%故α－Ａｌ２Ｏ３通常是制造氧化铝陶瓷最主要$最常用的原料%α－Ａｌ２Ｏ３含量高的陶瓷制品强度高$密度高$耐磨性能好%在生产Ａｌ２Ｏ３含量９９．５％以上高纯氧化铝陶瓷或透明陶瓷时#要求Ａｌ２Ｏ３原料纯度≥９９．９％#还需超细粉碎且粒径分布均匀%

２．２Ａｌ２Ｏ３的预烧

预烧是氧化铝陶瓷生产中重要环节之一%由于工业

Ａｌ２Ｏ３中含有γ－Ａｌ２Ｏ３#它在１２００℃以上将不可逆地转变

为α－Ａｌ２Ｏ３#伴有１４％左右的体积收缩%为消除这种收缩#在制坯前应对工业Ａｌ２Ｏ３进行预烧#Ｎａ２Ｏ$ＣａＯ等会影响

α－Ａｌ２Ｏ３的转化率#使其含量达不到要求%预烧也可以除

去Ｎａ２Ｏ等物质#提高原料的纯度%

预烧方法不同$添加物不同$气氛不同#预烧质量也不

２原料及其加工

一样%工业中预烧氧化铝时#通常要加入适量添加物#如&

Ｈ３ＢＯ４$ＮＨ４Ｆ$ＡｌＦ３等#加入量一般为０．３％～３％#添加物可以

２．１原料

氧化铝陶瓷最重要的原料是Ａｌ２Ｏ３粉#其性能好坏以及含量多少对氧化铝陶瓷有很大影响%目前#已知Ａｌ２Ｏ３有

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

［２］

%还原气氛也有利于排除Ｎａ２Ｏ等杂质%

预烧质量还与预烧温度有关&预烧温度偏低#则不能

１０多种同质多相变体#其中主要是γ－Ａｌ２Ｏ３$β－Ａｌ２Ｏ３$

氧化铝

２００５年第５期!第１０１期"佛山陶瓷

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完全转变成α－Ａｌ２Ｏ３#且电性能降低$若温度过高#粉料烧结#α－Ａｌ２Ｏ３晶粒异常长大%硬度高#不易粉碎#且烧结活性低［３］#制品难以烧结#不利于形成均匀的结构&一般情况下#Ａｌ２Ｏ３粉体煅烧温度控制在１４００～１４５０℃［１］&

混合均化#以提高粉料的成形性能和坯体强度&

３．２成形方法３．２．１模压成形

模压成形是利用压力将干粉在模型中压成致密坯体的一种成形方法&模压成形过程简单%缺陷少&由于压力作用#坯体晶粒接触面大#有利于晶界移动#故烧结致密度高#但致密度不均匀&模压成形有时会出现粉体与模壁粘结的现象#可加入１％～２％硬脂酸等润滑剂&

２．３Ａｌ２Ｏ３粉体的制备

由于颗粒细度对制品性能影响很大#预烧过的Ａｌ２Ｏ３

需要粉碎磨细&超细%活性高的Ａｌ２Ｏ３粉体制备是获得细晶而高强氧化铝陶瓷的首要条件&Ａｌ２Ｏ３粉体颗粒越细#缺陷越多#活性也越大#可促进烧结#制成的陶瓷强度也越高&小颗粒还可以分散由于刚玉和玻璃相线膨胀系数不同在晶界处造成的应力集中#减少开裂的危险性$细的晶粒还能妨碍微裂纹的发展［２］#不易造成穿晶断裂#有利于提高断裂韧性#还可提高耐磨性&所以#降低Ａｌ２Ｏ３粉体粒度#有利于制备高性能的Ａｌ２Ｏ３制品&制作氧化铝陶瓷的微粉最佳粒度为０．１～１μｍ#我国目前一般在７μｍ左右#这是国内氧化铝陶瓷质量不如国外产品质量的主要原因&

３．２．２等静压成型

该成型方法所得坯体干燥时收缩均匀#不易开裂%分层#解决了模压成形中的不足&故等静压成形可生产形状复杂%较大的制品&

３．２．３注浆成形

该法的关键是制得性能良好的Ａｌ２Ｏ３浆料&为减少坯体收缩#应尽量使用高密度浆料$浆料要有良好的悬浮性%流动性%稳定性#通常要加入适当的添加剂来改善浆料的性能&此法可以用于复杂形状制品的成形#但不适于成形壁厚悬殊%厚大截面制品#且坯体密度不高#石膏模使用时间长#其尺寸精度会下 …… 此处隐藏：3563字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……