高纯纳米三氧化二铝在陶瓷中的作用-降低烧结温度

高纯纳米三氧化二铝在陶瓷中的作用-降低烧结温度

氧化铝陶瓷（alumina ceramics ）是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，由于α-Al2O3具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。

用α-Al2O3为原料制备的氧化铝陶瓷结构件材料，其机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。

影响预烧质量的因素：

1）工业中预烧氧化铝时，通常要加入适量的添加物，如H3BO4，NH4F，AlF3、高纯纳米氧化铝（VK-L30）等，。添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。加入5%~15%的高纯纳米氧化铝，可以降低烧结温度50-100度。

添加剂的影响：

由于Al2O3陶瓷坯体熔点高，较难烧结，若加入某种添加剂，则可以改善烧结性能，促进烧结。就添加剂来说，大致可分为以下两大类：一类是与Al2O3生成固溶体，一类是能生成液相。

第一类添加剂为变价氧化物，有高纯纳米氧化铝（VK-L30）、TiO2、Cr2O3、Fe2O3及MnO2等。由于其晶格常数与Al2O3的相接近，因此通常能与Al2O3生成固溶体。同时它们是变价氧化物，由于变价作用，使Al2O3瓷产生缺陷，活化晶格，促进烧结。尽管添加剂有多种，对于高纯瓷件来说最适合的添加剂为高纯纳米氧化铝（VK-L30）。例如，加入5~15%的高纯纳米氧化铝，可以使Al2O3瓷的烧结温度降低50~150℃，大大节约能源，并且高纯纳米氧化铝不属于外来杂质，大大提高了产品质量。

另一类添加剂即由于生成液相，降低烧成温度而促进Al2O3的烧结。这一类添加剂有高岭土、SiO2、CaO、MgO等。这时由于它们能与其它外加剂生成二、三元或更复杂的低共熔物。由于出现液相，即液相对固相的表面湿润力和表面张力，使固相粒子靠紧并填充气孔。

氧化铝陶瓷的性能与应用

1. 性能

(1)机械强度高。Al2O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa，热压产品可达500MPa。Al2O3成分愈纯，强度愈高。强度在高温下可维持到900℃。利用其机械强度，可以制成装置瓷和其他机械构件。添加纳米氧化铝烧结的陶瓷强度提高，不容易断裂。

(2)电阻率高，电绝缘性能好。常温电阻率1015Ω·cm，绝缘强度15kV/mm。利用其绝缘性和强度，可以制成基板、管座、火花塞、电路管壳等。

(3)硬度高。莫氏硬度为9，加上优良的抗磨损性，广泛用以制造磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。

(4)熔点高，抗腐蚀。熔点2050 ℃，能较好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、空心球、热电偶保护套等。

(5)化学稳定性优良。许多复合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等以及硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸均不与Al2O3作用。因此Al2O3可以制成坩埚、人体关节、人工骨、羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿等。

(6)光学特性。可以制成透光材料（透光Al2O3瓷），用以制造钠蒸汽灯管、微波整流罩、红外窗口、激光振荡元件等。