纳米氧化铝陶瓷低温烧结等性能的研究
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1、由于氧化铝陶瓷坯体熔点高,烧结温度高达1800C,较难烧结,大大消耗了能源,因此,实 现氧化铝快速低温烧结是降低氧化铝陶瓷能耗和生产成本的关键。一般情况下,加入某种添 加剂,则可以改善烧结性能,促进烧结。预烧氧化铝结构陶瓷时,通常要加入适量的添加物,如硼酸盐,氟化物、高纯纳米A12O3 (VK-L30)等,这些添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。硼酸盐 除碱效果好,但是耐高温性能、绝缘性能、机械强度下降;氟化物可促进晶型转变,且收缩 大、活性好,由于是外来杂质,引入杂质离子,降低了陶瓷质量;高纯纳米氧化铝(VK-L30) 降低烧结温度、白度好、纯度高、抗摔性强。结构陶瓷件
2、中,对高纯纳米A12O3的要求也很高,以醇盐法生产的高纯纳米A12O3 (VK-L30) 效果最佳,其中纯度4N-5N,粒度小于50nm,比表10-20。氧化铝陶瓷的烧结是通过表面张力来使物质迁移而得到实现。高温氧化物较难烧结,主要是 它们有较大的晶格能和较稳定的结构状态。质点迁移需要较高的活化能,即活性较低。采用 纯度高,粒径小,比表面积大,表面活性高的单分散超细A12O3粉料,由于颗粒间扩算距离 短,只需要较低的烧结温度和烧结活化能。可通过换算知,如果氧化铝尺寸能降低到30nm 以下,则烧结温度能降低到1000度以下。另外,氧化铝颗粒粒度的分布范围要尽可能的窄, 颗粒均匀,如果极细的颗粒中
3、间夹杂着个别大颗粒,烧结得到的产品性能很差。案例一:广东某陶瓷厂,烧结氧化铝陶瓷过程中,能耗高一直非常头疼,用普通的氧化铝一 直不能降低烧结温度和降低能耗。加入1-5%的高纯纳米氧化铝(VK-L30),可以使A12O3 瓷的烧结温度降低50-150C,增加韧性、白度、纯度,不易碎瓷,并且大大节约能源,大 大提高了产品质量。从下图的实验对比可以看出,添加高纯纳米氧化铝(VK-L30) 5%后,收缩率达到19%,对氧 化铝陶瓷的烧结有较好的的作用,促进氧化铝陶瓷的致密化。案例二:江苏某精细陶瓷厂,一直做高质量结构陶瓷对原料筛选极其严格,试用了国内外各 种氧化铝粉,只有纳米氧化铝(VK-L30)符合要求。纳米氧化铝(VK-L30)呈球形,颗粒间 团聚度小,能显著促进氧化铝陶瓷的烧结,有利于改善氧化铝陶瓷的成型工艺,降低原料成 本和烧成温度。
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