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1、河北陶瓷第28卷第4期总第107期2000年透明氧化铝陶瓷金艳周玉所(北京市建材工业学校,北京100024)(北京市大华陶瓷厂,北京100053)摘要介绍了氧化铝透明陶瓷的配方、生产工艺及一些主要因素对氧化铝透明陶瓷的影响,并分析了生产中制品发灰(发黑)的原因。关键词硫酸铝铵、分解、透光率、晶粒、发灰、添加剂、气氛3.1.1制备高纯氧化铝的方法1前言制备高纯氧化铝的方法有很多种,如有机铝随着现代工业的高速发展,在一些高技术领盐加水分解法、铝的水中放电氧化法、铝的硫酸盐域对材料的要求越来越高,特别是对材料主要性和氨碳酸盐热分解法、铵明矾热分解法。一般都能的要求更是如此,而在一些特殊领域
2、又非陶瓷采用铵明矾热分解法。莫属。在陶瓷领域中,透明氧化铝陶瓷是佼佼者,铵明钒,又称十二水合硫酸铝铵、铝铵矾,分其性能、价格比适中,应用领域广泛,可以做熔制子式为AlNH4(SO4)2#12H2O。无色结晶,白色颗特种玻璃的坩埚、红外检测窗材料,制造高压钠灯粒或粉末,有微甜的收敛味,在120e时失去10分管、电子工业中的集成电路基片、高频绝缘材料、子结晶水,在250e时变为无水品,280e以上分高温耐腐蚀材料等。解,易溶于甘油,能溶于水,不溶于醇,其水溶液呈3酸性反应,密度1.65g/cm,熔点94.5e,折光率2原料概况1.459。氧化铝有许多种同质异晶体,但主要有三种AlNH4(
3、SO4)2#12H2OyAlNH4(SO4)2#1H2O+晶型,即C-Al2O3、B-Al2O3、A-Al2O3。由于其晶体结11H2O构不同,故性质具有很大的差异。2AlNH4(SO4)2#1H2OyAl2(SO4)3+2NH3x+A-Al2O3属三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱SO3x+2H2O面体,其结构紧密,化学活性低,高温稳定,电学性Al2(SO4)3yAl2O3+3SO3x能好,机械性能最佳,可以由另外两种晶型转化而用这种方法分解制备的Al2O3为C-Al2O3,因来。此必须将所得C-Al2O3进行预烧,使之成为A-C-Al2O3属尖晶石型立方结构,氧原子呈立方Al2O3,
4、提高稳定性,减少收缩。预烧温度一般为紧密堆积体,铝原子填充在间隙中,这就决定了它1280e~1300e,但须注意保温时间,不能使C-高温不稳定,力学、电学性能差,但具有较高的比Al2O3全部转化为A-Al2O3,目的是提高活性,促进表面积,具有较强的化学活性,可以用作吸附材烧结。此法制得的Al2O3纯度高,细度约1Lm以料。下,颗粒分布范围窄,成形后素坯密度高,烧结过B-Al2O3是一种多铝酸盐矿物,它的化学组成程中气孔易于排除。中含有一定量的碱金属和碱土金属,有离子导电3.1.2透明氧化铝陶瓷配方(重量百分比)现象。A-Al2O399.5%,Y2O30.2%,La2O30.1%,M
5、gO0.1%,ZnCl20.1%。配方中0.2%3透明氧化铝陶瓷的制造工艺Y2O3、0.1%La2O3和0.1%MgO用1%~3%(重3.1工艺方法量百分比浓度)的硝酸盐引入。33HebeiCeramicsVol.28No.4TotalNo.10720003.1.3影响透明氧化铝陶瓷性质的因素酸的石蜡和蜂蜡液混合在一起,在一定压力下使3.1.3.1氧化铝纯度对透明氧化铝陶瓷的影响瓷浆充满金属模具,并在一定压力的持续作用下氧化铝的纯度直接影响其透光度,必须将A-凝固,形成半成品,而后再经过排蜡烧成获得所需Al2O3含量控制在99.95%以上。制品。此方法生产效率高,操作容易,制品精确度
6、3.1.3.2烧成气氛对透明氧化铝陶瓷的影响高。在空气和惰性气体介质中烧结不能得到无气其工艺参数如下:孔的材料,因为惰性气体残留在气孔中并阻止其石蜡含量22%~25%;长大。在真空和氢气中伴随产生一些还原过程,石蜡B蜂蜡=9B1;即增加了材料的缺陷,从而增加了烧结的速度和油酸1%(其中干料球磨过程中加0.5%,制完全程度。真空烧结伴随着陶瓷除气。蜡板时加0.5%);3.1.3.3异常粒子生长控制剂的影响收缩率18%~20%;2在透明氧化铝陶瓷烧成过程中,如果单纯地Al2O3球磨后比表面积为180m/g。将Al2O3烧结,则会产生异常粒子生长,这种异常3.2.3挤制法粒子在烧结进行到一
7、定阶段时突然发生,粒子生挤制法要求使用可塑料,其工艺过程如下:长极快,使晶粒生长很大,并且晶粒之间存在着的配料y球磨y测细度并过筛y混合y真空练气孔亦进入晶粒内部,使排气困难,从而不能使透泥y挤制y干燥y检验y烧成。明度提高。异常粒子生长控制剂有MgO、Y2O3、3.2.4等静压成形法ZnCl2、La2O3、ZrO2、NiO、ThO2、BeO等,其添加量一等静压成形法的基本原理是:将透明氧化铝定要严格控制,否则会使异相(尖晶石)增加,反而陶瓷粉料装进具有弹
