氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷的制备.性能.用途及发展材料科学与技术是当代文明的三大支柱之一和全球新技术革命的三个标志之一，在当今高科技的发展中起着基础和先导作用。对新材料的研究是社会发展的需要。

随着陶瓷制造工艺的不断进步，特别是对陶瓷烧结过程、显微结构的深入研究，人们已制造出玻璃相含量非常低甚至几乎不含玻璃相而由许多微小晶粒结合成的结晶态陶瓷。由于微晶氧化铝陶瓷具有稳定的理化性能和十分优异的电性能，近年来在各个领域得到了较为广泛的应用，成为先进陶瓷材料中异军突起的一种重要陶瓷材料。

在陶瓷材料中，氧化铝陶瓷是使用最为广泛的材料之一。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.

氧化铝陶瓷的制备.性能.用途及发展如下：

一、材料制备

氧化铝陶瓷制品成型方法常采用的有：干压、注浆、挤出、等静压（干法、湿法）、注凝、流延、热压铸、离心注浆等。不同的产品，因其形状、尺寸、造型复杂与精度各异，需要采用合理的成型方法。1.原料来源：

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。

2.制备工艺：

原料配料→研磨加工→制粉（制浆、制泥）→成型（半干压、滚制、等静压、注浆、离心注浆、热压铸、挤出）干燥→制粉→热压烧结→烧成→检选（冷加工）→包装入库→出厂

3.工艺条件对氧化铝烧结性能

氧化铝陶瓷制备环节中的各工艺条件都对它的烧结和显微结构有极大影响。这些制备环节包括：粉体的制备过程、粒径与粒度分布、成型方法、生坯密度、烧结温度、升温速率、保温时间、烧成气氛等。

4.氧化铝陶瓷工业

（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x-Ａi2Ｏ3。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x-Ａi2Ｏ3晶体组成的多孔球形聚集体,其孔隙率约为30%,平均粒径40～70μｍ。

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,工业氧化铝不得含有氯化物、氟化物等,因为它们能

侵蚀电真空装置。

（2）.电熔刚玉

电熔刚玉是以工业氧化铝或富含铝的原料在电弧炉中熔融,缓慢冷却使晶体析晶出来,其Ａｌ2Ｏ3含量可达99%以上,Ｎａ2Ｏ含量可减少至0.1%～0.3%。电熔刚玉的矿物组成主要是α-Ａｌ2Ｏ3,纯正的电熔刚玉呈白色,称为白刚玉;熔制时加入氧化铬,可制成红色的铬刚玉;加入氧化锆时可制成锆玉;电熔刚玉中含有ＴｉＯ2称钛刚玉。这一系列的电熔刚玉由于熔点高、硬度大,是制造高级耐火材料、高硬磨料磨具的优质原料(刚玉熔点为2050℃,莫氏硬度为10)。

二、性能特点

1.强度高于粘土类陶瓷，硬度很高，有很好的耐磨性。

2.耐高温，可在1600度高温下长期使用。

3.耐蚀性很强。

4.良好的电绝缘性能，在高温下的电绝缘性能尤为突出，每毫米厚

度可耐电压8000V以上。

5.韧性低，抗热震性差，不能承受温度的急剧变化。

氧化铝陶瓷的主要物理性能

三、用途

1.氧化铝原料的应用途径

氧化铝原料的应用途径氧化铝除了作为陶瓷原料的主要成分,在陶瓷行业中广泛应用外,在其他行业也有广泛用途。按氧化铝制备过程的主要产品简单介绍如下:

铝矾土→直接用于制备陶瓷、耐火材料等

↓化学法

氢氧化铝→用于制备陶瓷色釉料等

↓煅烧

高级宝石及←工业氧化铝(γ-ＡｌＯ)→用于制备陶瓷色釉

透明刚玉23 料、铝锭冶炼等电弧炉熔融↓↓煅烧

制造高级耐火材←电熔刚玉α-Ａｌ2Ｏ3→用于制备高料、高硬磨料磨具23 级抛光材料

↓

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2.实际应用

随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化铝陶瓷在现代工业和现代科学技术领域中得到越来越广泛的应用。

1)机械方面。有耐磨氧化铝陶瓷衬砖、衬板、衬片,氧化铝陶瓷钉,陶瓷密封件(氧化铝陶瓷球阀),黑色氧化铝陶瓷切削刀具,红色氧化铝陶瓷柱塞等。

2)电子、电力方面。有各种氧化铝陶瓷底板、基片、陶瓷膜、高压钠灯透明氧化铝陶瓷以及各种氧化铝陶瓷电绝缘瓷件,电子材料,磁性材料等。

3)化工方面。有氧化铝陶瓷化工填料球,氧化铝陶瓷微滤膜,氧化铝陶瓷耐腐蚀涂层等。

4)医学方面。有氧化铝陶瓷人工骨,羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿、人工关节等。

5)建筑卫生陶瓷方面。球磨机用氧化铝陶瓷衬砖、微晶耐磨氧化铝球石的应用已十分普及,氧化铝陶瓷辊棒、氧化铝陶瓷保护管及各种氧化铝质、氧化铝结合其他材质耐火材料的应用随处可见。

6)其他方面。各种复合、改性的氧化铝陶瓷如碳纤维增强氧化铝陶瓷,氧化锆增强氧化铝陶瓷等各种增韧氧化铝陶瓷越来越多地应用于高科技领域;氧化铝陶瓷磨料、高级抛光膏在机械、珠宝加工行业起到越来越重要的作用;此外氧化铝陶瓷研磨介质在涂料、油漆、化妆品、食品、制药等行业的原材料粉磨和加工方面应用也越来越广泛。

四、发展

1.现状的分析

改革开放以来,我国建筑陶瓷工业获得了飞速的发展,随着我国加入

ＷＴＯ,建筑陶瓷工业又面临着一次空前的发展机遇,同时也面临着前