浅谈硅微粉在氧化铝泡沫陶瓷中的作用

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1、浅谈硅微粉在氧化铝泡沬陶瓷中的作用摘要:本文简单阐述了硅微粉的分类、应用和性质，分析了硅微粉在氧化铝泡沫陶瓷中的作用及高温反应的结合机理，同时研究了硅微粉对氧化铝泡沬陶瓷浆料性能和制品性能的影响。经试验分析,适量的硅微粉可促进氧化铝泡沫陶瓷的烧结，提高制品的强度，而对氧化铝浆料无不良影响。关键词:硅微粉;氧化铝;泡沬陶瓷;作用1刖目随着陶瓷及耐火材料工业技术的不断进步，各种高技术陶瓷和耐火材料制品对微粉的质量、品种提出了更高的要求。早期研宄发现，在生产普通耐火材料时，通过提高基质中细粉的细度可促进制品的烧结，并能改善制品的性能［1］。硅微粉作为使用广泛的一

2、种微粉原料，由于它具有耐温性好、耐酸碱腐蚀、粒度分布可控、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良性能，被广泛用于特种陶瓷、化工、电子、塑料、高级油漆、橡胶、国防等领域［2］。随着高技术领域的迅猛发展，硅微粉亦将步入新的历史发展时期。氧化铝泡沫陶瓷主要是由氧化铝细粉、高岭土、钾长石、硅微粉等原料制作而成，随着氧化铝泡沬陶瓷使用越来越广泛，人们对其研宂也越来越多。但大多数的研宄都集中在生产工艺和产品性能上，对其使用的原料性能研究比较少。作为氧化铝泡沫陶瓷生产使用较多的一种添加辅助料之一，硅微粉的加入起着改善氧化铝泡沫陶瓷制品性能的微妙作用。2硅微粉的分类硅

3、微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料,主要成分为SiO2,由于制作工艺的不同，硅微粉的主晶相也有所不同。硅微粉是微粉的一种，而微粉的分类有很多，目前较普遍的分类为微粉、超微粉、极微粒子三种[3]，一般应用于陶瓷和耐火材料屮的微粉的粒径大多在0.1〜10um之间，而陶瓷和耐火材料工业所用Si02微粉主要是微米级。硅微粉按其制作方法可分为以下儿类：(1)硅灰:或称冷凝硅灰，由铁合金厂气相沉淀而形成；(2)粉石英:天然矿物；(3)粉碎机磨制的Si02微粉；(4)填料用白炭黑；(5)电子工业副产品；(6)表血'经硅烷偶联化处理的活性Si02微粉；(7)熔融

4、石英微粉。一般所用的硅微粉屮二氧化硅成分含量大于98%，其屮性能最佳、应用最广的当属硅灰(铁合金厂及金属硅厂的副产品)，由于硅灰的颜色是灰色，尽管其性能相对优越，但氧化铝泡沬陶瓷中很少采用，而在碳化硅泡沬陶瓷中则使用较多。3硅微粉的性质与应用不同制作工艺生产的硅微粉品质也不同，按生产工艺可分为：结晶硅微粉、熔融硅微粉、方石英硅微粉和活性硅微粉四种，不同品质的硅微粉其应用范围也有所不同。3.1结晶硅微粉结晶硅微粉是利用高品位的天然石英，通过独特的无铁研磨工艺生产加工而成，其色白、质纯。因其工艺成熟而具有稳定的物理、化学特性及合理、可控的粒度分布。结晶硅微粉可

5、分为高纯度结晶硅微粉、电子级结晶硅微粉及一般填料级结晶硅微粉。结晶硅微粉应用范围较广泛，如金属铸造、陶瓷、硅橡胶、涂料及化工行业等。3.2熔融硅微粉熔融硅微粉是选用优质的天然石英，通过独特处理工艺加工而形成的粉末，通过高温处理，其分子结构排列由有序排列转为无序排列。其色白、纯度较高并具有以下特性:极低的线膨胀系数、良好的电磁辐射性和耐化学腐蚀、稳定的化学特性;合理有序且可控的粒度分布。熔融硅微粉一般应用于高端科技行业,如大规模及超大规模集成电路用塑封料、环氧浇注料及其它化工领域。3.3方石英硅微粉方石英硅微粉是选用优质天然石英，经过高温煅烧后获得的高纯度硅

6、石,经快速冷却改变其晶体结构，再粉碎制得，其主晶相为方石英。由于其稳定的化学性质，合理有序、可控的粒度分布而被广泛应用于陶瓷釉料、橡胶填料等行业。3.4活性硅微粉活性硅微粉通过其独特的工艺，采用硅烷等材料对硅微粉颗粒表面进行改性处理,增强了硅微粉的憎水性能，提高了混合料及填充系统的机械、电子和化学特性，因而活性硅微粉被广泛用于电子、国防科技等行业。4硅微粉在氧化铝泡沬陶瓷中的作用硅微粉作为少量添加剂（加入量为1%〜10%）加入到氧化铝泡沫陶瓷中，起到改善产品性能和降低生产成木的目的。生产过程中，一般希望采用的硅微粉粒径越细越好、粒度分布越窄越好、白度越高越

7、好。硅微粉的粒径越细，越冇利于泡沬陶瓷的烧结，与氧化铝微粉反应在较低温度便可生成莫来石晶相。据文献报道，平均粒径在20um以下的硅微粉与A1203微粉反应，在70（TC便可生成莫来石晶相，1200°C可形成稳定的莫来石晶相［4］。硅微粉白度高则生产出的氧化铝泡沬陶瓷颜色好、色差小。4.1硅微粉对氧化铝泡沫陶瓷浆料性能的影响氧化铝泡沫陶瓷的浆料性能直接影响着海绵挂浆的效果，从而对制品的烧结程度与强度、通孔率、体积密度等性能影响很大［5］。硅微粉由于堆积密度小，如果加入太多，将影响浆料的性能。因此应控制加入量，并细化粒度，将其较好地融入浆料中并分散均匀，一般采

8、用的硅微粉粒径为1000〜2000目。4.2硅微粉对氧化铝泡沫陶瓷