氧化铝陶瓷材料特性有哪些?今天小编为大家说说。
材料特性
以 α - Al₂O₃为主晶相,具有众多性能。机械强度高达 150MPa,莫氏硬度达 9,具备高强度、高硬度特点,在耐磨应用场景表现好。
耐腐蚀,能耐受多种酸碱环境侵蚀,在化工等领域可制作耐酸碱件。
耐高温,可在高温条件下稳定工作,适用于高级耐火材料制作。
导热性好,同时具有高绝缘、低介电损耗、电性能稳定等特性,使其在电子行业作为集成电路基片等关键部件使用。
应用领域
广泛应用于电子、机械、化工、医药、光电、航空航天等多行业。例如在电子行业用于集成电路基片;在机械领域可制成刀具;在医药方面能做人造骨骼;在光电领域作为荧光粉载体等。随着科技与制造技术发展,新品种不断涌现,应用前景愈发广阔。
氧化铝陶瓷制备工艺
整体步骤
包括粉体的制备及处理、成形、烧结和最终产品的后加工。各步骤的工艺水平对陶瓷制品性能有着关键影响。
原料及其加工
原料:
重要的原料是 Al₂O₃粉。Al₂O₃有多种同质多相变体,如 γ - Al₂O₃、β - Al₂O₃、α - Al₂O₃等,其中 α - Al₂O₃晶体结构紧密,硬度大、耐磨损、高温稳定,是制造氧化铝陶瓷主要、常用的原料。对于生产高纯度(Al₂O₃含量 99% 以上)的氧化铝陶瓷或透明陶瓷,要求原料纯度 > 99%,且需超细粉碎且粒径分布均匀。
Al₂O₃的预烧:
是重要环节。工业 Al₂O₃中含 γ - Al₂O₃,在 1200℃以上会不可逆转变为 α - Al₂O₃并伴有约 10% 体积收缩,预烧可消除此收缩。同时,预烧能除去 Na₂O 等杂质,提高原料纯度。预烧方法、添加物、气氛等会影响预烧质量。工业预烧常加适量添加物(如 H₃BO₃、NH₄F、AlF₃等,一般为 0.3%),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,还原气氛利于排 Na₂O 杂质。预烧温度也很关键,偏低则不能完全转变为 α - Al₂O₃且电性能降低;过高则粉料烧结,α - Al₂O₃晶粒异常长大,制品难以烧结,一般 Al₂O₃粉体煅烧温度控制在 1400 - 1450℃。
Al₂O₃粉体的制备:
颗粒细度对制品性能影响大。预烧后的 Al₂O₃需粉碎磨细,超细、活性高的粉体是获得细晶高强氧化铝陶瓷的首要条件。粉体颗粒越细,缺陷越多、活性越大,可促进烧结,制成陶瓷强度高,还可减少开裂危险性、提高断裂韧性和耐磨性。我国目前粉体粒度一般在 7μm 左右,与国外最佳粒度(0.1 - 1μm)有差距,影响产品质量。
粉体的团聚:
粉磨后粉体因重力、粘附力和颗粒间作用力而团聚,影响烧结质量。通常加入分散剂增加粉体均匀性,选择合适加工方法减弱或消除团聚体。
颗粒级配:
细颗粒含量在一定范围有利于提高性能,但<1μm>5μm 颗粒含量大于 10 - 15%)则难以烧结,所以大小颗粒应合理级配。(更多资讯请关注先进材料应用哦)