高鋁瓷是高鋁陶瓷的簡稱，通常為Al2O3含量大於75%以上的氧化鋁瓷的統稱。主晶相為α-Al2O3，所以也常用Al2O3含量的多少來命名，如含量為95%時稱95瓷，含量為99%以上時為99瓷。製備工藝與氧化鋁瓷同，現已能制出高純度、高細度、高密度和高均勻度的氧化鋁瓷。由於電性能與機械性能都好，是一種理想的高溫、高頻陶瓷材料和大功率厚膜電路的基片材料，也可用於陶瓷-金屬封接材料等。
基本介紹
- 中文名：高鋁瓷
- 外文名：high alumina ceramics
- 全稱：高鋁陶瓷
- 通常為：Al2O3含量大於75%的氧化鋁瓷統稱
- 主晶相：α-Al2O3
- 特點：高純度、高細度、高密度和均勻度
材料組成,用途,製造工藝,原料雜質的影響,
材料組成
高鋁瓷材料是指化學成分中Al2O3含量大於75%的氧化鋁瓷統稱為高鋁陶瓷(簡稱高鋁瓷)。也有以其顯微結構中主晶相(α-Al2O3)的礦物名稱而命名，如剛玉瓷。高鋁瓷材料不論在高頻或低頻下均有良好的力學、電氣性能，如較低的介質損耗角正切、高的絕緣電阻、 高的機械強度、 較大的硬度、良好的耐磨性能和耐化學腐蝕性能，平均線膨脹係數不大，耐熱性能也好。因此，力學、電氣、熱學性能要求較高的裝暨絕緣件，較多用高鋁瓷材料製造。
高鋁瓷材料配方組成中除了工業Al2O3外，還摻人了其他次要成分，如SiO2(經常是石英或純淨的石英砂)和一些熔劑物質。由於有了次要成分，使瓷顯微結構組織複雜化，除了主晶相α-Al2O3(剛玉)晶體外，還有莫來石(3Al2O3.2SiO2)晶體，以及矽酸鹽玻璃體。隨者瓷組織中Al2O3含量的變化，瓷材料性能也隨之變化，其趨勢是配方中Al2O3含量愈多。瓷材料的機槭強度隨之明顯提高。
用途
高鋁瓷材料由於其優良性能，在真空斷路器滅弧室作殼體材料，滿足殼體材料與金屬封接和真空氣密性10-5-10-3Pa，並在使用20年後仍不低於5X10Pa的要求，同時高鋁陶瓷殼體比玻璃殼體機械強度高、使用壽命長、運行安全可靠、結構緊湊。普遍採用質量分數92% Al2O3和95%Al2O3的高鋁瓷材料製造陶瓷殼體。高鋁瓷材料還用於製造額定電流大的有填料刀型觸頭熔斷器，有填料螺旋栓連線熔斷器、有填料圓簡形帽熔斷器和有填料半導體器件保護用熔斷器等陶瓷件。
高鋁瓷材料由於高溫絕緣性能良好，大量製造汽車火花塞絕緣體、高溫耐熱設備的絕緣子，如電除塵器裝置用的瓷套和瓷軸。高鋁瓷材料在耐溫設備方面可用來製造家用電器控溫器；暖氣爐的瓷管、瓷珠和瓷柱；耐較高溫度的點火棒、氬弧焊嘴和煤氣噴嘴等。在耐磨瓷件方面可製造噴霧乾燥器的噴嘴孔片、旋渦片等；噴砂用的噴嘴；球磨機的瓷球和瓷襯等。
製造工藝
1.原料的選用。生產高鋁瓷所用的原料是工業氧化鋁，它是將礦產鋁礬土用鹼法或酸法處理而得。工業氧化鋁含量大於98.6%。為防止瓷件電性能的降低，Na2O雜質的含量應小於0.5%~0.6%，Fe2O3雜質的含量應小於0.04 %。
2.粉碎及配料。將粉料加水進行濕法球磨，以獲得細的顆粒，粒度為0.15~1.2μm。球磨後真空吸濾脫水，再過篩。然後，引人少量添加劑(氧化鎂)，以降低燒結溫度。最後，加以攪拌。使之獲得更為均勻的粉粒。
3. 添加粘結劑。為提高配料粉粒間的粘結能力，必須添加少量的粘結劑，以提高粉粒間的結合力。常用的粘結劑有甘油、石蠟、二油脂酸等。
4.成型。將加有粘結劑的粉料加工成一定幾何形狀的半成品。一般採用注漿法，壓力成型法或塑性料團成型法。
5. 烘乾。烘乾工藝過程是將生坯中的水分排除，使含水率降到2%~5%以下。烘乾工藝過程為：預熱→等速乾燥+平衡階段。此過程必須注意溫度不能突變，以防止坯件開裂。
6.燒制。燒制工藝是通過高溫處理，使坯件在高溫燒結下使坯件發生一系列物理化學變化，形成預期的礦物組成和顯微結構，最後達到成瓷的過程。在燒制過程中，一般分兩次進行。第一次預燒在低溫的馬弗爐中進行，目的是去除坯件中的有機粘結劑；第二次燒結是在高溫的矽碳棒爐中進行。為保證瓷件的尺寸精確不變形，燒制的溫度制度(升降溫的速度及時間)應嚴格掌握。
原料雜質的影響
氧化鋁原料或多或少地帶人氧化鈉、氧化矽等雜質。為了降低高鋁瓷的燒結溫度，應引人某些氧化物或矽酸鹽液相。這些加人物與高鋁瓷性能關係是設計或擬定瓷料配方的基本依據。除了高純氧化鋁以外，用於製造電子元件、絕緣材料、工程陶瓷和耐磨陶瓷等大量的氧化鋁都是用工業氧化鋁或氫氧化鋁為原料生產的，Na2O雜質能顯著影響Al2O3燒結瓷體的介質損耗，Na2O含量的提高一般都要伴隨著tgδ 值的顯著增大。但是，Na2O含量的高低不是決定瓷體介質損耗的惟一因素， 原料中SiO2含量的提高能顯著削弱或消除Na2O雜質對瓷體介質損耗提高的有害影響。
