绝缘陶瓷——镁质瓷介绍与应用

1. 镁质瓷的种类

 

镁质瓷是以含 MgO的铝酸盐和硅酸盐为主晶相的陶瓷。按瓷坯的主晶相来划分则有以下四类：滑石瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及堇青石瓷。它们都属于MgO-Al2O3-SiO2三元系统。

滑石瓷用于一般高频无线电设备中，如雷达、电视机常用它做绝缘零件，镁橄榄石瓷的介电损耗低，比体积电阻大，可作为高频绝缘瓷。堇青石的热膨胀系数很低，热稳定性好，用于要求体积不随温度变化耐热冲击的绝缘材料或电热材料。

 

2. 滑石瓷的制造工艺

 

（1) 滑石瓷的组成

一般滑石瓷的基本组成是处于 MgO-Al2O3-SiO2三元系统的偏硅酸镁（MgO·SiO2)和SiO2的相界曲线附近MgO·SiO2 和镁橄榄石（2MgO·SiO2) 相界曲线附近，滑石瓷的主要原料是滑石，为了改进生坯加工工艺性能及瓷件的质量，引入一些外加剂。

（2）滑石瓷的预烧

滑石的预烧工艺是生产的关键之一。预烧的温度及转变程度决定于矿化剂的种类和量。为了降低预烧温度，可以加入硼酸、碳酸钡或高岭土等矿化剂。

（3）滑石瓷的烧结

滑石瓷的烧结关键是扩大烧结范围和严格控制窑炉温度制度。因为滑石瓷生成液相的速度快，高温粘度小。因此通常烧结温度在1300~1350℃之间，烧结范围窄，要求控制温度在波化范围的下限，不要过烧，保温时间不宜过长，最好在1h以内，所选的窑炉应使窑炉温度均匀，易于控制。

 

滑石瓷制品

 

3.镁橄榄石瓷的概述

 

（1) 制造工艺特点

镁橄榄石瓷的主要工艺特点：坯料可塑性好，便于成型，烧结温度为1250~1350℃, 烧结温度范围宽约60℃以上。为了改善坯料的加工性能、降低烧结温度，配方中常加人粘土或加入双硼酸钡 、氧化锌、碳酸钡、碳酸钙等外加剂。它们的作用是：降低烧结温度，以氧化钡、氧化硼的能力最强，以下依次是氧化锌、碳酸钡及碳酸钙。

（2）性能

镁橄榄石瓷的主要特点是介电损耗低，而且随频率的变小而变小，在微波范围内也不增加。它的比体积电阻很高，并且在高温下仍然具有相当高的数值。当温度升高到很高的1000℃以上时，依然保持在10⁴Ω·m以上，电性能比滑石瓷优良。镁橄榄石瓷的另一特点是其热膨胀系数与某些玻璃、合金（如 Ni-Fe合金）及金属钛的热膨胀系数相近似，因此，便于金属－陶瓷的封接，广泛用于制造电真空器件。但由于它的热膨胀系数高，热稳定性较差。

 

4. 镁尖晶石瓷

 

（1）镁尖晶石瓷的制造工艺

镁尖晶石瓷的主晶相为MgO·Al2O3 , 其理论组成点与最低共熔点非常接近，故烧成较困难。通常必须先经人工合成尖晶石熔块，然后以熔块为主要成分，再加少量的粘土及B2O3 、CaF2、SiO2等添加剂，即可降低烧成温度。镁尖晶石熔块的烧成温度为1450~1600℃, 尖晶石瓷的烧成温度为1360℃左右。

（2）镁尖晶石瓷的性能与用途

镁尖晶石瓷是一种介质损耗低于滑石瓷，而介电常数稍高，化学稳定性良好的介电陶瓷。

在电子工业中，它是低压高频电容器、感应线圈骨架及电子管插座等的良好材料。

 

5. 堇青石绝缘瓷

 

（1) 堇青石绝缘瓷制造工艺

在堇青石绝缘瓷的制造工艺中，其主要问题是烧结范围窄。当在1300~1400℃时，堇青石的生成速度很慢，达到1450℃时，堇青石就熔化分解为莫来石和玻璃体，由此可见它的烧结温度与分解温度只差几度，故难以烧结为致密体。在配方中采用MgCO3、BaCO3、PbSiO3、ZrSiO3、ZrO2、B2O3、锂辉石等作为添加剂能降低烧结温度，扩大烧结范围。

（2）堇青石绝缘瓷的性能与用途

堇青石绝缘瓷的主晶相为2MgO·2Al2O3·5SiO2.由于晶体结构中的离子排列不紧密，晶格内有较大的空腔，因而它的电性能较差，介质损耗高，不适合于高频场合。但是，堇青石绝缘瓷线膨胀系数在室温至700℃平均为（1~2) X10^-6/℃， 热稳定性好。因此，它常用于对电气性能要求不高、但需要耐热冲击的地方，如加热器底板、热电偶绝缘材料。此外，它的耐酸性很差，不能用于有酸蚀的场所。