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机械密封用辅料—氧化铝陶瓷简介
发布时间:2014-10-29        浏览次数:572        返回列表


氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主要原料,以刚玉(α—Al2O3)为主晶相的陶瓷材料。因其具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能,以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势,氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业,成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。

  ① Al2O3有许多同质异晶体,但主要的有三种α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。

  以α-Al2O3为主晶相的陶材料具有很高的机械强度,良好的热导性,耐电强度和绝缘电阻高,介质损耗小,电性能随温度和频率的变化较稳定等优良性能,而且制造方便,表面均匀平整,被广泛用作电绝缘材料。

  β-Al2O3实质上是一种含有碱土金属和碱金属的铝酸盐,化学组成可以近似地用RO.6Al2O3和RO.11Al2O3表示,1400-1500℃开始分解,1600℃转变为α-Al2O3。γ-Al2O3属尖晶石型结构,高温下不稳定,很少单独制成材料使用。

  ② 氧化铝陶瓷的制备方法

  基本工序:煅烧→配料→细磨→成形→烧结

  a) 煅烧:

  煅烧的目的是使γ-Al2O3转变为α-Al2O3,并排除原料中的Na2O等低熔点挥发物。工业Al2O3通常要加入0.3%-3%的添加物,如H3BO3、NH4F、AlF3等,添加利于煅烧Al2O3密度的提高和Na2O的去除,其反应为:

  Na2O+2H3BO3=Na2B2O4↑+3H2O

  b) 配方组成

  在95瓷中普遍采用CaO、MgO、SiO2以及过渡金属和稀土金属氧化物为添加剂。它能在较低温度下烧成,在呈微结构中一般会有10%(体积)的玻璃相和次晶相,在CaO-Al2O3_SiO2系相图中,最低共溶相温度为1495℃,当瓷料组成中SiO2/CaO比<2.16时,与刚玉共存的矿物是钙长石和六铝酸钙;而当SiO2/CaO>2.16时,则刚玉将与莫来石和钙长石共存。

  MgO-Al2O3-SiO2系的优点是耐酸性好,结构中晶粒细小,但烧结温度要比CaO-Al2O3-SiO2偏高几度。引入物Y2O3、La2O3与之复合,可进一步降低烧成温度。

  CaO-MgO-Al2O3-SiO2系兼具烧成温度低和晶粒小,组织结构较致密,抗酸碱腐蚀能力较强的特点。

  95瓷还可添加BaO、BaO-Al2O-SiO2系具有瓷体表面光洁度好,耐酸碱腐蚀性好,体积电阻率高等优点。以Cr2O3、MnO2、TiO2等过渡金属氧化物作为添加剂,便生成着色95瓷,具有烧结温度低,机械强度高,耐磨性和金属封接性能好等特点。

  75瓷中加入高岭土、膨润土、BaCO3、方解石、滑石、菱镁矿等作为添加物,它有两类,一类是以SiO2为主要添加物的瓷料,其主晶相除刚玉外,尚有一定量的莫来石相;另一类加入少量CaO,MgO,BaO等碱土金属氧化物,这类瓷料中的晶相仍以刚玉为多,莫来石热爱少。

  性能优异的黑色氧化铝陶瓷是引入过渡元素Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、V等生成的。如在氧化铝瓷料中加入3%-4%上述部分过渡元素的混合物,即可烧制黑色氧化铝陶瓷。