氧化铝陶瓷的发展与应用

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氧化铝陶瓷的发展与应用
前言
氧化铝陶瓷具有机械强度高,绝缘电阻大,硬度高,耐磨、耐腐蚀及耐高温等一系列优良
性能,其广泛应用于陶瓷、纺织、石油、化工、建筑及电子等各个行业,是目前氧化物陶瓷
中用途最广、产销量最大的陶瓷新材料。
通常氧化铝陶瓷分为2 大类,一类是高铝瓷,另一类是刚玉瓷。高铝瓷是以Al2O3 和
SiO2 为主要成分的陶瓷,其中Al2O3 的含量在45 %以上,随着Al2O3 含量的增多,高铝瓷的
各项性能指标都有所提高。由于瓷坯中主晶相的不同,又分为刚玉瓷、刚玉—莫来石瓷、莫
来石瓷等。根据Al2O3 含量的不同,习惯上又称为75瓷、80 瓷、85 瓷、90 瓷、92 瓷、95
瓷、99 瓷等。高铝瓷的用途极为广泛,除了用作电真空器件和装置瓷外,还大量用来制造厚
膜、薄膜电路基板,火花塞瓷体,纺织瓷件,晶须及纤维,磨料、磨具及陶瓷刀,高温结构材料
等。目前市场上生产、销售和应用最为广泛的氧化铝陶瓷是Al2O3 含量在90 %以上的刚玉
瓷。

1 原料
作为陶瓷原料主要成分之一的氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中平均
含量为15. 34 % ,是自然界中仅次于SiO2 存量的氧化物。一般应用于陶瓷工业
的氧化铝主要有2 大类,一类是工业氧化铝,另一类是电熔刚玉。
1. 1 工业氧化铝
工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土矿(主要矿物组成为铝的氢氧
化物, 如一水硬铝石(xAl2O3·H2O> 、一水软铝石、三水铝石等氧化铝的水化
物组成> 和高岭土为原料,通过化学法(主要是碱法,多采用拜尔法———碱石灰
法> 处理,除去硅、铁、钛等杂质制备出氢氧化铝,再经煅烧而制得,其矿物成分
绝大部分是γ- Al2O3 。
工业氧化铝是白色松散的结晶粉末,颗粒是由许多粒径< 0. 1μm 的γ-
Al2O3 晶体组成的多孔球形聚集体,其孔隙率约为30 % ,平均粒径为40~70μ
m。工业氧化铝含量的质量标准见表1。
表1 工业氧化铝含量的质量标准(质量%>
1 级2 级3 级4 级5 级

Al2O3> 98. 60 ≮98. 50≮98. 40 ≮98. 30 ≮98. 20
SiO2 ≯0. 02 ≯0. 04 ≯0. 06 ≯0. 08 ≯0. 10
Fe2O3 < 0. 03 ≯0. 04 ≯0. 04 ≯0. 04 ≯0. 04
Na2O ≯0. 50 ≯0. 55 ≯0. 60 ≯0. 60 ≯0. 60
灼减< 0. 80 ≯0. 80 ≯0. 80 ≯0. 80 ≯1. 00
工业氧化铝的3 项主要杂质成分中,Na2O 及Fe2O3 将降低氧化铝瓷件的电性能,Na2O
的含量应<0. 5 %~0. 6 % ,Fe2O3 含量应< 0. 04 %。另外,在电真空瓷件中,工业氧化铝