燒結助劑

燒結助劑又稱助燒劑，陶瓷燒結過程中加入的促進燒結緻密化的氧化物或非氧化物。

燒結助劑

燒結助劑又稱助燒劑，陶瓷燒結過程中加入的促進燒結緻密化的氧化物或非氧化物。

加入燒結助劑的作用

(1)與燒結物形成固溶體

當燒結助劑能與燒結物形成固溶體時，將使晶格畸變而得到活化。故可降低燒結溫度，使擴散和燒結速度增大，這對於形成缺位型或填隙型固溶體尤為強烈。因此，對於擴散機理起控制作用的高溫氧化物燒結過程，選擇與燒結物陽離子半徑相近但電價不同的燒結助劑以形成缺位型固溶體；或是選用半徑較小的陽離子以形成填隙型固溶體通常會有助於燒結。

(2)阻止晶型轉變

有些氧化物在燒結時發生晶型轉變並伴有較大體積效應，這就會使燒結緻密化發生困難，並容易引起坯體開裂。這時若能選用適宜的燒結助劑加以抑制，即可促進燒結。ZrO2燒結時添加一定量的CaO、MgO就屬於這一機理。在1200℃左右，穩定的單斜ZrO2轉變成四方ZrOz並伴有約10%的體積收縮，使製品穩定性變壞。引入電價比Zr4+低的Ca2+(或Mg2+)，可形成立方型的Zr1-xCaxO2穩定固溶體。這樣既防止了製品開裂，又增加了晶體中空位濃度使燒結加速。

(3)抑制晶粒長大

由於燒結後期晶粒長大，對燒結緻密化有重要作用。但若二次再結晶或間斷性晶粒長大過快，又會因晶粒變粗、晶界變寬而出現反緻密化現象並影響製品的顯微織構。這時，可通過加入能抑制晶粒異常長大的燒結助劑，來促進緻密化進程。例如上面提及的在Al2O3中加入少量MgO就有這種作用。此時，MgO與Al2O3形成的鎂鋁尖晶石分布於Al2O3顆粒之間，抑制了晶粒長大，並促使氣孔的排除，因而可能獲得充分緻密的透明氧化鋁多晶體。但應指出，由於晶粒成長與燒結的關係較為複雜，正常的晶粒長大是有益的，要抑制的只是二次再結晶引起的異常晶粒長大。因此，並不是能抑制晶粒長大的燒結助劑都會有助於燒結。

(4)產生液相

燒結時若有適宜的液相，往往會大大促進顆粒重排和傳質過程。燒結助劑的另一作用機理，就在於能在較低溫度下產生液相以促進燒結。液相的出現，可能是燒結助劑本身熔點較低；也可能與燒結物形成多元低共熔物。例如，在BeO中加入少量CaO、SrO、Ti02；在MgO中加入少量V205或CuO等是屬於前者；而在Al2O3中加入CaO和TiO2、MnO和TiO2以及SiO2和CaO等混合燒結助劑時，則兩種作用兼而有之，從而能更有效加速燒結。例如在生產“九五瓷”(95%Al2O3)時，加入少量CaO和SiO2，因形成CaO—Al2O3一SiO2玻璃可能使燒結溫度降低到1500℃左右，並能改善其電性能。