| 词条 | 陶瓷添加剂 |
| 释义 | 概述氧化铝陶瓷的烧结温度主要由其化学组成中Ａｌ２Ｏ３的含量来决定，Ａｌ２Ｏ３含量越高，瓷料的烧结温度越高，除此之外，还与瓷料组成系统、各组成配比以及添加物种类有关。比如，在Ａｌ２Ｏ３含量相当时，ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系Ａｌ２Ｏ３瓷料比ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系瓷料的烧结温度低，对于我国目前大量生产的ＣａＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统瓷料而言，为使其具有较低的烧结温度与良好性能，应控制其ＳｉＯ２／ＣａＯ处于１?６～０?６之内，ＭｇＯ含量不超过熔剂类氧化物总量的１／３，同时，在配方中引入少量的Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３等氧化物能进一步降低烧结温度、改善瓷体的微观组织结构和性能。因此，在保证瓷体满足产品使用目的和技术要求的前提下，我们可以通过配方设计，选择合理的瓷料系统，加入适当的助烧添加剂，使氧化铝陶瓷的烧结温度尽可能降低。 目前配方设计中所加入的各种添加剂，根据其促进氧化铝陶瓷烧结的作用机理不同，可以将它们分为形成新相或固溶体的添加剂和生成液相的添加剂二大类。 １、与Ａｌ２Ｏ３形成新相或固溶体的添加剂。 这类添加剂是一些与氧化铝晶格常数相接近的氧化物，如ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２等，在烧成中，这些添加物能与Ａｌ２Ｏ３生成固溶体，这类固溶体或为掺入固溶体（如Ｔｉ４＋置换Ａｌ３＋时），或为有限固溶体，或为连续固溶体（如Ｃｒ２Ｏ３与Ａｌ２Ｏ３形成的），它们可以活化晶格（ＴＩ４＋、Ａｌ３＋离子半径差所致）、形成空穴或迁移原子，（３ＴｉＯ２ ＡｂＯ３ ３Ｔｉａ１＋Ｖａ１＋６０）以及使晶格产生变形，这些作用使得Ａｌ２Ｏ３陶瓷易于重结晶而烧结。例如添加０?５～１?０％的ＴｉＯ２时，可使瓷体的烧结温度下降１５０—２００℃。以固相烧结方式为主的高铝瓷常采用这类添加剂，例如某黑色氧化铝陶瓷配方如下（ｗｔ％）：Ａｌ２Ｏ３ ９１、ＣｏＯ ０?５、ＭｎＯ２ ３?７、Ｃｒ２Ｏ３ ２?１、ＳｉＯ２ ０?４、ＴｉＯ２ ２?０、Ｖ２Ｏ３ ０?３，该瓷料在１３５０℃下保温２小时烧成。 这类添加剂促进氧化铝瓷烧结的作用具有一定的规律性：①能与Ａｌ２Ｏ３形成有限固溶体的添加剂较形成连续固溶体的添加剂的降温作用更大；②可变价离子一类添加剂比不变价的添加剂的作用大；③阳离子电荷多的、电价高的添加剂的降温作用更大。需要注意的是，由于这类添加剂是在缺少液相的条件下烧结的（重结晶烧结），故晶体内的气孔较难填充，气密性较差，因而电气性能下降较多，在配方设计时要加以考虑。 ２、烧成中形成液相的添加剂。 这类添加剂的化学成分主要有ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等，它们能与其它成分在烧成过程中形成二元、三元或多元低共熔物。由于液相的生成温度低，因而大大地降低了氧化铝瓷的烧结温度。当有相当量（约１２％）的液相出现，固体颗粒在液相中有一定的溶解度及固相颗粒能被液相润湿时，其促进烧结作用也更显著。其作用机理在于液相对固相表面的润湿力及表面张力，两者使得固相颗粒靠近并填充气孔。此外，烧结过程中因细小有缺陷的晶体表面活性大，故在液相中的溶解度要比大晶体的大得多。这样，烧结过程中小晶体不断长大，气孔减小，出现重结晶。为了防止因重结晶使晶粒过分长大，影响陶瓷的机械性能，在配方设计中需考虑选用一些对晶粒增大无影响甚至能抑制晶粒增大的添加物，如ＭｇＯ、ＣｕＯ和ＮｉＯ等。 目前，在液相烧结的Ａｌ２Ｏ３瓷料配方中，助烧添加剂可以采用以下３种物料形态来加入。①以天然矿物形态加入。这类矿物原料主要有：高岭土、膨润土等粘土矿。石英、滑石、菱镁矿、白云石、方解石等等，它们分别引入ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ等化学成分。配方中高岭土及其它粘土矿物的使用，除了满足瓷体化学组成要求外，更主要可以改善坯料的成型性能。添加剂的这种加入形式适用于Ａｌ２Ｏ３含量在９０％以下的中铝瓷配料，例如某低温烧结７５瓷配方如下（ｗｔ％）：煅烧Ａｌ２Ｏ３ ６５、高岭土 ２４、膨润土２、ＢａＣＯ３ ４、方解石 ３、生滑石 ２。 ②、以人工合成添加剂形态加入。此法是在ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２、ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２、ＣａＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２等三元、四元或其它相图中找到最低共溶物的组成点，预先按组成点的成分将ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等所需化合物进行第一次配料，经球磨、煅烧成为低共熔物，即“人工合成添加剂”，然后按一定配比将人工合成添加剂与Ａｌ２Ｏ３粉料进行第二次配料，以满足氧化铝陶瓷化学组成和性能要求。此法纯度高，主要用于降低化学组成准确、性能要求高的高铝瓷烧结温度，缺点是工艺复杂，能耗高，制品成本高，只在特殊情况下采用。 ③以化工原料形态加入。在配料时，直接将各种化工原料作为添加剂与Ａｌ２Ｏ３粉体一起一次完成配料，各助烧添加剂的组成比例仍然是参照专业相图中最低共熔点的组成来设定。生产实践证明，此法不仅与人工合成添加剂法具有同样的降温效果，而且大大简化了工艺，无论配方设计、配料计算和工艺过程都比人工合成添加剂法简便，也比天然矿物形态更容易，瓷质性能稳定，节能效益显著。在实际生产中，从降低成本和坯料成型性能方面考虑，天然矿物原料和化工原料往往是同时使用的。例如某低温烧成（１５００℃×２ｈ）的高铝瓷配方如下（ｗｔ％）；α－Ａｌ２Ｏ３ ９３、苏州土 ３、烧骨石 ２、ＣａＣＯ３ １?５、ＢａＣＯ３ ０?５、外加ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３ ２％。 图书信息书 名: 陶瓷添加剂 作 者：李文旭 出版社： 化学工业出版社 出版时间： 2011年1月1日 ISBN: 9787122094988 开本： 16开 定价: 36.00元 内容简介本书是作者根据多年科研实践总结而成的，主要介绍了陶瓷添加剂的基本原理，并对其具体应用和新发展做了介绍。主要内容包括已经广泛应用在陶瓷领域中的传统陶瓷添加剂，如分散剂、减水剂、助磨剂、黏结剂、消泡剂等，以及各种新型陶瓷添加剂，如纳米添加剂、稀土添加剂、偶联剂和增韧剂等。 本书可作为精细化工、陶瓷材料等专业的学生教学用书，也可作为相关科研和生产人员的参考用书。 图书目录绪论1 第1章 分散剂26 第2章 助滤剂62 第3章 助磨剂74 第4章 塑化剂87 第5章 助烧剂103 第6章 着色剂121 第7章 消泡剂137 第8章 其他坯釉料添加剂145 第9章 稀土添加剂154 第10章 纳米添加剂178 第11章 偶联剂192 第12章 增韧剂209 第13章 造孔剂226 参考文献237 |
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