透明氧化铝陶瓷

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

1 前言

随着现代工业的高速发展,在一些高技术领域对材料的要求越来越高,特别是对材料主要性能的要求更是如此,而在一些特殊领域又非陶瓷莫属。在陶瓷领域中,透明氧化铝陶瓷是佼佼者,其性能、价格比适中,应用领域广泛,可以做熔制特种玻璃的坩埚、红外检测窗材料,制造高压钠灯管、电子工业中的集成电路基片、高频绝缘材料、高温耐腐蚀材料等。

3.1.1 制备高纯氧化铝的方法

制备高纯氧化铝的方法有很多种,如有机铝盐加水分解法、铝的水中放电氧化法、铝的硫酸盐和氨碳酸盐热分解法、铵明矾热分解法。一般都采用铵明矾热分解法。

铵明钒,又称十二水合硫酸铝铵、铝铵矾,分子式为AlNH4(SO4)2#12H2O。无色结晶,白色颗粒或粉末,有微甜的收敛味,在120e时失去10分子结晶水,在250e时变为无水品,280e以上分解,易溶于甘油,能溶于水,不溶于醇,其水溶液呈酸性反应,密度1.65g/cm,熔点94.5e,折光率1.459。

AlNH4(SO4)2#12H2OyAlNH4(SO4)2#1H2O+11H2O

2AlNH4(SO4)2#1H2OyAl2(SO4)3+2NH3x+SO3x+2H2O

Al2(SO4)3yAl2O3+3SO3x

用这种方法分解制备的Al2O3为C-Al2O3,因此必须将所得C-Al2O3进行预烧,使之成为A-Al2O3,提高稳定性,减少收缩。预烧温度一般为1280e~1300e,但须注意保温时间,不能使C-Al2O3全部转化为A-Al2O3,目的是提高活性,促进烧结。此法制得的Al2O3纯度高,细度约1Lm以下,颗粒分布范围窄,成形后素坯密度高,烧结过程中气孔易于排除。

3.1.2 透明氧化铝陶瓷配方(重量百分比)

A-Al2O3 99.5%,Y2O3 0.2%,La2O3 0.1%,MgO 0.1%,ZnCl2 0.1%。配方中0.2%Y2O3、0.1%La2O3和0.1%MgO用1%~3%(重量百分比浓度)的硝酸盐引入。

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2 原料概况

氧化铝有许多种同质异晶体,但主要有三种晶型,即C-Al2O3、B-Al2O3、A-Al2O3。由于其晶体结构不同,故性质具有很大的差异。

A-Al2O3属三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,其结构紧密,化学活性低,高温稳定,电学性能好,机械性能最佳,可以由另外两种晶型转化而来。

C-Al2O3属尖晶石型立方结构,氧原子呈立方紧密堆积体,铝原子填充在间隙中,这就决定了它高温不稳定,力学、电学性能差,但具有较高的比表面积,具有较强的化学活性,可以用作吸附材料。

B-Al2O3是一种多铝酸盐矿物,它的化学组成中含有一定量的碱金属和碱土金属,有离子导电现象。

3 透明氧化铝陶瓷的制造工艺

3.1 工艺方法