氧化铝陶瓷介绍与应用

1.氧化铝陶瓷简介

 

氧化铝陶瓷是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料。其中Al2O3含量一般在 75%~99. 9%之间。通常以配料中的Al2O3含量来分类。含量在75%左右为“75”瓷，含量在85%的为“85”瓷，含量在95%的为“95”瓷，含量在99%的为“99”瓷。  

 

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2.氧化铝陶瓷制造

 

Al2O3瓷的生产工艺，由于产品性能要求不同，配方不同，形状大小不同，成型方法不同， 其生产工艺也不尽相同，其基本工序是：原料煅烧一磨细一成型一烧结

（1) 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。

（2) 磨细

煅烧过的Al2O3需要进行磨细，Al2O3的细度对产品性能有很大的影响。一般要求小于1μm的颗粒占15%~30%, 若大于40%, 烧结时会出现严重的晶粒长大，当5μm的颗粒大于10%~15%会明显妨碍烧结。

采用球磨工艺，可以湿磨和干磨，干磨时加入1%~3%的外加剂，如油酸等。可以防止颗粒粘结，提高球磨效率。

（3) 成型

可以用注浆法、模压法、热压铸、热压法及等静压法等各种方法。

（4) 烧结

烧结制度对Al2O3瓷的密度及结构有很大的影响，从而也影响到产品的性能。对Al2O3瓷一般是在低于温度界限条件下，适当延长保温时间来进行烧结。

 

3.氧化铝陶瓷的性能与应用

 

Al2O3瓷的用途非常广泛，依据Al2O3含量不同，其性能不同，用途也各异。

（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Al2O3瓷的机械强度，可制成装置瓷和其他机械构件。

（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、电路外壳等。

（3) 硬度高

莫氏硬度为9, 加上优良的抗磨损性，所以广泛地用以制造刀具、磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。用Al2O3陶瓷刀具加工汽车发动机和飞机零件时，可以以高的切削速度获得高的精度。

（4) 熔点高，抗腐蚀

熔点2050℃, 能较好地抗 Be、Sr、Ni、Al、Fe、Ta、Mn等熔融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抵拉能力。在惰性气氛中不与Si、Sb、 Bi作用。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、空心球、纤维、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、砷化物、氯化物、氮化物、溴化物、碘化物、氧化物以及硫酸、盐酸、 硝酸、氢氟酸不与Al2O3作用。因此Al2O3可以制成纯金属和单晶生长的坩埚、人体关节、人工骨等。

 

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（6) 光学特性

可以制成透光材料（透明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。

（7) 离子导电性

用作太阳能电池材料和蓄电池材料。