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如何降低氧化铝陶瓷的烧结温度

发布日期:2013年1月17日

本文要讲述的方法是通过瓷料配方设计掺杂降低瓷体烧结温度

氧化铝陶瓷中 的氧化铝含量和烧结温度密切相关,一般来说,氧化铝含量越高,瓷料的烧结温度越高,但除此之外,烧结温度与瓷料组成系统、各组成配比以及添加物种类也有 关。在保证瓷体满足产品使用目的和技术要求的前提下,我们可以通过配方设计,选择合理的瓷料系统,选择适当的助烧添加剂,就可以降低氧化铝陶瓷的烧结温 度。

目前配方设计中所加入的各种添加剂,根据其促进氧化铝陶瓷烧结的作用机理不同,可以将它们分为二大类:形成新相或固溶体的添加剂和生成液相的添加剂。它们的特点各自如下:

1、与氧化铝形成新相或固溶体的添加剂:①能与氧化铝形成有限固溶体的添加剂较形成连续固溶体的添加剂的降温作用更大;②可变价离子一类添加剂比不 变价的添加剂的作用大;③阳离子电荷多的、电价高的添加剂的降温作用更大。需要注意的是,由于这类添加剂是在缺少液相的条件下烧结的(重结晶烧结),故晶 体内的气孔较难填充,气密性较差,因而电气性能下降较多,在配方设计时要加以考虑。

2、烧成中形成液相的添加剂。

这类添加剂的化学成分主要有SiO2、CaO、MgO、SrO、BaO等,它们能与其它成分在烧成过程中形成二元、三元或多元低共熔物。由于液相的 生成温度低,因而大大地降低了氧化铝瓷的烧结温度。当有相当量(约12%)的液相出现,固体颗粒在液相中有一定的溶解度及固相颗粒能被液相润湿时,其促进 烧结作用也更显著。其作用机理在于液相对固相表面的润湿力及表面张力,两者使得固相颗粒靠近并填充气孔。此外,烧结过程中因细小有缺陷的晶体表面活性大, 故在液相中的溶解度要比大晶体的大得多。这样,烧结过程中小晶体不断长大,气孔减小,出现重结晶。为了防止因重结晶使晶粒过分长大,影响陶瓷的机械性能, 在配方设计中需考虑选用一些对晶粒增大无影响甚至能抑制晶粒增大的添加物,如MgO、CuO和NiO等。

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