高純納米氧化鋁在結構陶瓷件中的重要作用

來源：晶瑞納米材料導報

氧化鋁陶瓷（alumina ceramics ）是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料，由于α-Al2O3具有熔點高，硬度大，耐化學腐蝕，優(yōu)良的介電性，是氧化鋁各種形態(tài)中穩(wěn)定的晶型。

用α-Al2O3為原料制備的氧化鋁陶瓷結構件材料，其機械性能、高溫性能、介電性能及耐化學腐蝕性能都是非常優(yōu)異的。

影響預燒質量的因素：

預燒氧化鋁結構陶瓷件時，通常要加入適量的添加物，如硼酸鹽，氟化物、高純納米Al2O3等。添加物可以降低預燒溫度、促進晶型轉化、排除Na2O等雜質。硼酸鹽除堿效果好，但是耐高溫性能、絕緣性能、機械強度下降；氟化物可促進晶型轉變，且收縮大、活性好，由于是外來雜質，引入雜質離子；高純納米氧化鋁（VK-L100G）降低燒結溫度、白度好、純度高、抗摔性強。

結構陶瓷件中，對高純納米Al2O3的要求也很高，以醇鹽法生產的高純納米Al2O3（VK-L100G）效果，其中純度4N-5N，粒度小于50nm，比表10-20。

添加劑的影響：

由于Al2O3陶瓷坯體熔點高，較難燒結，若加入某種添加劑，則可以改善燒結性能，促進燒結。就添加劑來說，大致可分為以下兩大類：一類是與Al2O3生成固溶體，一類是能生成液相。

類添加劑為變價氧化物，有高純納米氧化鋁（VK-L100G）、TiO2（VK-TA18）、Cr2O3、Fe2O3(VK-E01)及MnO2等。由于其晶格常數與Al2O3的相接近，因此通常能與Al2O3生成固溶體。同時它們是變價氧化物，由于變價作用，使Al2O3瓷產生缺陷，活化晶格，促進燒結。盡管添加劑有多種，對于高純瓷件來說適合的添加劑為5N高純氧化鋁（VK-L100G）。例如，加入5-15%的5N高純氧化鋁（VK-L100G） ，可以使Al2O3瓷的燒結溫度降低50-150℃ ，增加韌性、白度、純度，不易碎瓷，并且大大節(jié)約能源， 5N高純氧化鋁不屬于外來雜質，大大提高了產品質量。

另一類添加劑即由于生成液相，降低燒成溫度而促進Al2O3的燒結。這一類添加劑有高嶺土、SiO2（VK-SP30）、CaO、MgO(VK-Mg30)等。它們能與其它外加劑生成二、三元或更復雜的低共熔物。由于出現液相，即液相對固相的表面濕潤力和表面張力，使固相粒子靠緊并填充氣孔。造成熔點降低的同時，耐高溫性能下降、絕緣性能下降、機械強度下降。

 因此，生成固溶體加入高純納米氧化鋁（VK-L100G）的結構陶瓷件，性能更優(yōu)異。