降低95氧化铝瓷烧成温度的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 降低９５氧化铝瓷烧成温度的研究　孟德安马慧侠　刘高兴　４５００４１）　（郑州海赛高技术陶瓷有限责任公司，郑州　４５００４１）（郑州轻金属研究院，郑州摘　要　介绍了烧成温度为１５３０　１５５０￣Ｃ的９５氧化铝瓷的合理配方和生产工艺，并讨论了低温烧成　机理，探讨了降低烧成温度的途径。　关键词　９５氧化铝瓷降低烧成温度　ｌ　前言　９５氧化铝瓷是氧化铝含量为９５％左右的刚　降低氧化铝瓷烧结温度最简单、最有效的方　法是加入能使氧化铝中形成固溶体或新的结晶化　合物的矿化剂【　。本研究就是在氧化铝中加人适　玉瓷。它具有高频介质损耗小，绝缘电阻大，机械　强度高，耐磨，耐腐蚀，抗氧化等特性及优良的电　性能，热稳定性和化学稳定性。因此，广泛应用于　当的复合矿化剂，这种复合矿化剂的加入既能使　９５氧化铝瓷保持或提高其原来的优良性能，又能　较大幅度的降低其烧成温度。　电子、化工、机械、热工仪表、陶瓷工业、核工业及　航空航天工业等领域。尤其是当今现代科技和高　科技的发展，对它的需求量越来越大。但是，具有　优良性能及致密结构的９５氧化铝瓷，一般需要进　选料的原则是尽量选用当地原料，物美价廉。　所用原料的化学组成及指标见表１。　通过查阅有关资料可知：以ＣａＯ．Ｍｇｏ．ＳｉＯ２系　添加剂引入氧化铝中，既能得到晶粒细小、结构均　匀、致密的烧结体，又能在较低的温度下进行烧　２原料及配方　行高温烧成（１６ｏｏ￣２以上），这就需要高温发热体　或高质量的燃料及高温耐火材料作窑炉和窑具，　因而，使其投资大、能耗高、生产周期长，生产成本　高以致在一定程度上限制了它的生产和更广泛的　应用¨ｊ。所以，降低９５氧化铝瓷烧成温度，不仅　降低了生产难度，而且还会使生产成本大幅度降　低，取得明显的经济效益。　结。采用上述ａ．氧化铝等原料，用计算法拟定系　列配方，经过反复试验，得到最佳配方，其化学组　成见表２。　表１原料的化学成分及指标（％）　作者简介：盂德安（１９７２一），男，工学学士，助工．主要从事氧化铝原料及氧化铝陶瓷的研究　维普资讯 http://www.cqvip.com 表２配方化学组成（％）　３研究过程　３．１试验工艺参数　（１）料浆制备　按上述配方准确配料，料：球：水＝１：２：０．５，　加入０．６％桃胶，磨球为ｄＰ２０ｒｎｍ氧化铝球，在刚　玉球磨罐中研磨２４ｈ，出浆过１００目筛，待用。　（２）成型　将料浆在石膏模中浇注成ｄＰ３０ｒｎｍ球和各种　所需形状，干燥后待烧。　（３）烧成制度　室温　６００￣Ｃ　９５０￣（２　１２５０￣Ｃ　ｌ　３５０　ｏ（＝—　ｌ４５０ｏ（＝　ｌ５３０ｏ（＝　ｌ５３０　ｏ（＝一自然　冷却　３．２大生产工艺参数　（１）原料处理　按配方准确配料，料：球：水＝１：２：０．６，为降　低料浆的粘度，提高研磨效率，浆中加入０．５％的　六偏磷酸钠，研磨３５ｈ，加入１．２％ＰＶＡ，再研磨　１ｈ，出磨，喷雾造粒。　（２）成型方式是冷等静压成型和干压成型，产　品为球和衬砖。　（３）高温梭式窑（２ｍ３）烧成，烧成曲线如图１。　图１烧成曲线　ｌ２　４结果与讨论　成品理化性能指标见表３。现在该配方投入　工业化生产后，已正常生产出数十吨产品，产品性　能比较稳定，经抽样测试，产品性能已达到甚至超　过行业标准。　表３成品理化性能指标　４．１　ａ．氧化铝　试验及大生产中所用ａ—Ａｌ，Ｏ　为添加不含硼　的特殊矿化剂煅烧而成，与市售普通氧化铝在价　格上无太大差距。该氧化铝中ａ—Ａｌ２Ｏ３含量大于　９６％，原晶粒度较小（２～３ｔｍａ），晶体间结合疏松，　可磨性好，具有一定的烧结活性，有利于９５氧化　铝瓷的低温烧成。　４．２添加剂　（１）以轻质碳酸钙和滑石形式引入ＣａＯ，ＭｇＯ　与高岭土中的ＳｉＯ２作用形成二元、三元或更复杂　的低温共溶物，烧成过程中有液相形成。随着温　度升高，液相逐渐增多，液相对固相的表面湿润力　和表面张力使固体颗粒靠紧并填充气孔。文献　［３］表明ｌ在一定的含量范围内，Ｍ　可以降低氧　化铝烧结活化能，在合适的ＭｇＯ／ＣａＯ下，适当提　高添加剂中ＭｇＯ的含量有利于烧结的进行【引。　另外，掺加少量ＭｇＯ，能在晶体表面形成镁铝尖晶　石，防止晶粒长大，成为细晶结构。这样在降低烧　成温度的同时，又获得闭口气：ｔＬ／Ｊ＇的致密瓷体，提　高了体积密度和耐磨性。　（２）ＴｉＯ，的作用：配方中引入０．５％～１％的　ＴｉＯ，，可以使氧化铝瓷的烧成温度降低１００％～　１５０￣（２，这是因为ＴｉＯ２的晶格常数与Ａ１２Ｏ３的相接　近，因此通常能与Ａ１２Ｏ３生成固溶体。同时ＴｉＯ２　是变价氧化物，由于变价作用，使氧化铝瓷微观结　构产生缺陷，活化品格，促进烧结。　４．３控制料浆细度　从无机材料的烧结机理来看，原料的粒度越　维普资讯 http://www.cqvip.com 小，其活性越大，越易烧结。在同一条件下烧结，　细颗粒所占的比例越大，制品气孔率越小，体积密　度越大。所以在实际生产中，应适当地延长研磨　时间，增大细颗粒所占的比例，降低最大颗粒的粒　度，这样不仅能降低烧成温度，也能提高氧化铝瓷　的密度和强度。　（４）本试验研制的低温烧成９５氧化铝瓷，各　种指标均达到甚至超过行业标准，达到了预期目　的。且该瓷成本低，投产以来，已取得显著的经济　效益和社会效益。　参考文献　１唐绍裘．高铝瓷的烧结机理与低温烧结技术的研究进　５　结论　（１）氧化铝粉要用特定工艺生产的ａ．氧化铝　粉，以保证其具有一定的烧结活性。　展．火花塞与特种陶瓷，ｌ９９７（１）：１３～１６　２张兴元．低温烧结的刚玉陶瓷．国外陶瓷，１９８４（１）：２９　～３０　３范恩荣．低温烧成刚玉瓷．现代技术陶瓷，１９９６，１７（２）：　４２～４５　（２）用适量高岭土、碳酸钙、滑石等普通陶瓷　原料做添加剂，能降低９５氧化铝瓷的烧成温度：　加入适量ＴｉＯ２能降低烧成温度，促进烧结。　（３）控制料浆细度，适当延长研磨时间，不但　能降低烧成温度，还能得到均匀致密的氧化铝瓷　体。　４陆佩文．硅酸盐物理化学．南京：东南大学出版社。１９９１　５阎艳梅．Ｃａｏ－ＭｇＯ　ｓｉｏ２系添加剂对氧化铝烧结及机械　性能的影响．现代技术陶瓷，１９９８（增刊）：３８５～３８８　６李世普．特种陶瓷工艺学．武汉：武汉工业大学出版　社，１９９０：８５～８６　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｆｉｒｉｎｇ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　９５　Ａｌｕｍｉｎａ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　Ｍｅｎｇ　Ｄｅ’ａｎ　Ｍａ　Ｈｕｉｘｉａ　（Ｚｈｅ．￣ｈｏｕ　Ｈｉｃｅｒ　Ｈｉｇ｝１．Ｔｅｃｈ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００４１）　Ｌ／ｕ　Ｃ，ａｏｘ／ｎｇ　（Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　ｕｇＩｌｔ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚ￣ｈｏｕ　４５００４１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　９５　ａｌｕｍｉｎａ　ｃｅｒａｉｍｃｓ　ｆｉｒｅｄ　ｉｎ　１５３０～１５５０￣．Ｔｈｅ　ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｉｒｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｆｉｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓ．　ｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　９５　ａｌｕｍｉｎａ　ｃｅｒａ￣ｃｓ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｉｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　１　３