选用适合于氧化铝陶瓷使用的结合剂的因素
氧化铝陶瓷的制备与应用
论文题目：氧化铝陶瓷的制备与应用学院：材料科学与工程学院专业班级：材料化学2班学号：********姓名：王杰日期：2011-10-19氧化铝陶瓷的制备与应用摘要：氧化铝陶瓷是用途最广泛的陶瓷材料中的一种，它可用作机器及设备制造中的耐腐蚀材料、化工专业中的抗腐蚀材料、电工及电子技术中的绝缘材料、热工技术中的耐高温材料以及航空、国防等领域中的某些特种材料。
Abstract: the alumina ceramics is the most widely use of one of the ceramic material, it can be used as the machine and equipment manufacture of corrosion resistant material, chemical corrosion materials in the professional, electrical and electronic technology of thermal insulation materials, high temperature resistant materials and technologies in the aerospace, defense, etc to some of the special material.关键词：氧化铝陶瓷耐磨性机械强度耐化学腐蚀Keywords: alumina ceramics Wear resistance Mechanical strength Chemical corrosion-resistant氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。
因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。
[1]1.硬度大经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。
无机非金属材料——氧化铝陶瓷
4
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、原料来源和制备工艺流程
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。 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
其他方面
航空航天方面应用较多的 是Al2O3基纤维， 它具有 高强度、耐高温、抗氧化、 耐腐蚀等多种性能。 Al2O3可以制备成高温耐 热纤维， 用于航天飞机上 的隔热瓦和柔性隔热材料 等。利用Al2O3纤维还可 以用来增强金属基和陶瓷 基复合材料， 大量用于超 音速喷射飞机中的喷管及 火箭发动机中的垫圈。
20
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 面临着前所未有的挑战。 目前,我国建筑陶瓷企业主要分布在东南沿海一带,如广东的佛 山、福建的晋江、浙江的温州、河北的唐山、山东的淄博和潍坊 等地。企业过分集中于少数地区,这种现状虽然具有有利的一面, 但我们也决不能忽略其不利的一面。第一,这种过于集中的特点会 造成严重的局部重复建设和资源浪费,不利于我国建筑陶瓷工业的 全面、可持续发展;第二,容易造成企业间的恶性竞争,不利于我国 建筑陶瓷工业的健康发展;第三,容易造成产品的局部供大于求,而 过剩部分的产品要外销特别是销往较远的(如东北、西北等)地区, 销售成本无疑会增加;第四,容易造成主要原材料的缺乏,这些原料 长期大量外购,也会增加生产成本。
氧化铝陶瓷的制备实验指导书
实验名称：氧化铝陶瓷的制备结构陶瓷的制备通常由所需起始物料的细粉，加入一定的结合剂，根据合适的配比混合后，选择适当的成型方法，制成坯体。
坯体经干燥处理后，进行烧结而得到。
坯体经烧结后，宏观上的反映为坯体有一定程度的收缩，强度增大，体积密度上升，气孔率下降，物理性能得到提高。
实验目的：1.选用氧化铝粉体，通过干法成型，制备氧化铝陶瓷。
2.选用合适的烧结助剂，促进氧化铝陶瓷的烧结，加深对陶瓷烧结的理解。
3.熟悉陶瓷常用物理性能的测试方法实验原理：氧化物粉体经成型后得到的生坯，颗粒间只有点接触，强度很很低，但通过烧结，虽在烧结时既无外力又无化学反应，但能使点接触的颗粒紧密结成坚硬而强度很高的瓷体，其驱动力为粉体具有较高的表面能。
但纯氧化铝陶瓷的烧结需要的温度很高，为在较低的温度下完成烧结，需要向体系中加入一定的助烧剂，使其能在相对较低的温度下出现液相而实现液相烧结。
本实验中，采用向氧化铝粉体中加入适量的二氧化硅粉体以促进烧结，而达到氧化铝陶瓷烧结的目的。
实验仪器：天平、烧杯、压力机、模具、游标卡尺、电炉等实验步骤：1.配料。
将氧化铝、二氧化硅粉体按97：3的比例混合均匀，并外加入5%的水起结合作用。
2.制样。
称取适量混合好的粉体，倒入模具内，压制成型。
并量尺寸，计算生坯的体积密度。
3.干燥。
将成型好的生坯充分干燥。
4.烧结。
将干燥后的生坯置于电炉内，在1500℃的条件下保温3小时。
5.检测。
测量烧后试样的尺寸，计算其体积密度。
计算烧结前后线变化率。
氧化铝陶瓷的制备实验报告1.实验目的2.实验仪器3.实验数据记录及数据处理起始物料的配比；结合剂的加入量；烧结前后试样的体积密度及质量变化；烧结前后的线变化率。
4.思考题：1）助烧剂的作用机理是什么？2）常用体积密度的测试方法有哪几种？。
浅析磷酸二氢铝在氧化铝泡沫陶瓷过滤板上作用机理
浅析磷酸二氢铝在氧化铝泡沫陶瓷过滤板上作用机理作者：王霞来源：《佛山陶瓷》2016年第12期摘要：本文以煅烧α-氧化铝、高岭土、硅微粉、长石粉等为基础粉料配方，以磷酸二氢铝溶液为粘结剂制备泡沫陶瓷浆料。
简述了磷酸二氢铝溶液制备技术，研究了磷酸二氢铝溶液含量及浓度对氧化铝泡沫陶瓷浆料上浆性能、坯体干燥性能及烧结后成分和晶相组成的影响。
结果表明：密度1.35 g/cm3的磷酸二氢铝溶液，加入量在25～30%，可制备出具有较好粘性和触变性的陶瓷浆料、较高强度的干燥坯体及结合牢固的产品晶相组成，适合应用于氧化铝泡沫陶瓷过滤板。
关键词：氧化铝泡沫陶瓷；磷酸二氢铝；性能；制备；机理1 引言氧化铝泡沫陶瓷具有的三维网状结构使其被广泛应用于铝及铝合金熔体过滤领域。
虽然其在环保、化工、能源、石油、生物陶瓷及催化剂载体等领域也在不断尝试应用，但由于泡沫陶瓷自身强度低、易掉渣、尺寸精度不高等特性，限制了其在诸多领域的推广应用。
目前，国内氧化铝泡沫陶瓷过滤板厂家针对的市场领域依然是铝及铝合金熔体过滤，且暂时还未能研究出相关产品取代其市场应用。
因此，随着铝及铝合金加工业的精密化发展，氧化铝泡沫陶瓷也将得到进一步的发展与应用。
泡沫陶瓷的制备方法有多种，如发泡法、有机泡沫体浸渍法、溶胶凝胶法等，其中有机泡沫浸渍法具有设备少、制造成本低、工艺过程简单等优点，被广泛应用于泡沫陶瓷生产厂家[1]。
泡沫陶瓷是具有三维网状结构的多孔陶瓷体，是以多孔聚氨酯海绵为骨架，经上浆、干燥、烧制等工艺制备而成，去除三维网络结构的有机前驱体，便形成一种开口气孔率高（80～90%）、密度小（0.3～0.5 g/cm3）、比表面积大、压力损失小的网架结构多孔体[2]。
磷酸二氢铝因其具有固化温度低、粘结强度高、高温结构稳定等特性，被选作配制泡沫陶瓷浆料粘结剂。
针对磷酸铝胶黏剂的制备应用，已经被广泛研究[3-5]。
但用作泡沫陶瓷的磷酸二氢铝的相关研究报道却很少，本文主要针对磷酸二氢铝在泡沫陶瓷生产过程中的作用机理进行了探讨研究。
氧化铝的分类及应用
氧化铝的晶体结构
活性氧化铝
多孔性、高分散度的氧化铝，有大的表面积 （300m2/g），优良的热稳定性等
活性氧化铝的用途 吸附 催化剂 催化剂载体
活性氧化铝的吸附特性
比表面积大，吸附性能高于硅胶 能够干燥气体、液体。活性氧化铝干燥剂具有很强的
吸湿性，且吸附后外观不胀不裂保持原状，正因为活 性氧化铝这个优良的特性，因此活性氧化铝被作为新 型的干燥剂产品使用，主要用于石油化工气液相用深 度干燥和自控仪表风变压吸附干燥，
活性氧化铝废水处理
活性氧化铝除氟剂的用途 氧化铝脱氯剂的用途 双氧水专用活性氧化铝吸附剂 脱除磷酸根
氧化铝催化剂
催化剂：cluss催 化剂，脱硫催化剂
催化剂载体
α-Al2O3的生产
添加剂 保温时间 烧结温度
氧化铝
添加剂
生产窑炉 倒焰窑
梭式窑 隧道窑 回
混合
转炉
粉碎及分级
烧结
单体磨 连续磨
Bulk density/g/cm3
3.95
3.90
3.85
3.80
3.75
3.70 1560
1580
1600
1620
1640
Temperature/℃
1660
1680
1700
微晶氧化铝陶瓷
断面 1620℃
表面1620℃
断面 1680℃
表面1680℃
其它应用简介
磨料 化工 抛光 新能源 锂离子电池 蓝宝石
检验
包装
生产设备-倒焰窑
投资小 能耗高 劳动强度大 操作环境恶劣 生产效率低 周期长
生产设备-梭式窑
梭式窑的改进
生产设备-隧道窑
生产设备-回转窑
4-氧化铝陶瓷
Al2O3生产中预烧具有以下作用：①使γ- Al2O3转变为 稳定的α- Al2O3。这样制品在烧成时的线收缩可以从 22%降低为14%，或者体积收缩从53%降低为37%。
②煅烧后的Al2O3可能形成极细小的α- Al2O3单晶颗粒。 ③球状Al2O3的脆性提高，易于研磨。
④预烧还可以排除原料中的杂质Na2O，提高原料的纯度， 从而提高产品的性能。
氧化铝粉体的制备
拜耳法
工业氧化铝粉体的生产一般采用拜耳法。是由K．J Bayer(拜耳)所发明。它是将含铝量高的天然矿物，如铝矾土用 酸法或碱法处理而得。碱法处理是近代炼铝工业中制造氧化铝 的主要方法。酸法生产很少使用，但能提取贫矿中的氧化铝， 因而是有发展前途的一种方法。
高纯度氧化铝粉体制备：是将高纯度铝盐和金属铝分别热
1.铵明矾热解法 2.有机铝盐加水分解法 3.铝的水中放电分解法 4. 铝的铵碳酸盐热分解法
例：硫酸铝铵[Al2(NH4)2(SO4)4· 2O]在空气中 24H 热分解制备Al2O3粉体：
Al2(NH4)2(SO4)4· 2O 24H H 200℃ Al2(NH4)2(SO4)4· 2O +23H2O
氧化铝有α（刚玉型）、β、γ、δ等11种变体，其中主 要是α、γ两种晶型，而且只有一种热力学稳定相，即α 氧化铝。而β氧化铝是含碱的铝酸盐(R2O· 2O3或 11Al RO· 2O3)。它们的结构各不相同。 6Al
氧化锆陶瓷
第二部分项目第一节特种陶瓷特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。
在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
一、分类特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。
按照化学组成划分有：氧化物陶瓷氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
氮化物陶瓷氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
碳化物陶瓷碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
硼化物陶瓷硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。
硅化物陶瓷硅化物陶瓷：二硅化钼等。
氟化物陶瓷氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。
硫化物陶瓷硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。
其他还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。
除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。
例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。
此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。
近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。
为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
耐火材料结合剂的6大结合机理及选用原则
耐火材料结合剂的6大结合机理及选用原则耐火材料结合剂的结合机理结合剂的种类不同，其结合散状耐火原料的机理也有所区别。
常见耐火材料结合剂的结合机理主要有以下几种：1水化结合即在常温下通过结合剂与水发生水化反应生成的水化产物而产生结合作用。
水泥类结合剂一般都是水化结合机理，如铝酸钙水泥遇水后发生水解和水化反应生成六方片状或针状CAH10(CaO·Al2O3·10H2O)、C2AH8(CaO·Al2O3·H2O)和立方粒状C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)晶体和氧化铝凝胶体，形成凝聚一结晶网而产生结合。
2化学结合通过结合剂与硬化剂(促凝剂)之间的反应，或者结合剂与耐火原料在常温或高于常温而低于烧结温度的范围内发生反应生成具有结合作用的化合物而产生结合。
气硬性结合剂和部分热硬性结合剂属于这种结合机理，例如水玻璃结合剂与氟硅酸钠硬化剂发生反应生成的水溶胶SiO2·nH2O经脱水形成硅氧烷(Si-O-Si)网络结构而产生结合强度;磷酸二氢铝结合剂加MgO硬化剂时，在常温下即可发生脱水和交联反应而产生结合强度。
3缩聚结合借助于催化剂或交联剂，结合剂发生缩聚反应形成网络状结构而产生结合强度。
例如甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或受热时都可产生缩聚反应。
4陶瓷结合通过耐火原料或耐火原料与加入的烧结助剂在高温下形成的液相而产生结合。
陶瓷结合实际上是一种由液相烧结而产生的结合。
在耐火材料坯体中，耐火度较低的原料或耐火原料与助烧剂发生反应首先产生粘性液相使散状原料粘结在一起，随温度的提高，依靠液一固相反应生成具有更高熔融温度的新物相而产生坚固的结合。
5粘着结合借助于吸附作用、扩散作用和静电作用等物理作用而将散状耐火原料结合在一起。
吸附作用有物理吸附和化学吸附，是依靠分子间的相互作用力一一范德华力而产生结合;扩散作用是在分子热运动的作用下，结合剂与被结合物的分子发生相互扩散，在界面上形成扩散层从而产生结合:静电作用，即若结合剂与被结合物的界面存在着双电层，双电层的静电引力可产生结合作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选用适合于氧化铝陶瓷使用的结合剂的因素
氧化铝陶瓷的成型方法有很多，生产中应根据制品的形状选择成型方法，而不同的成型方法需选用的结合剂不同。
那么，在为氧化铝陶瓷选择结合剂的时候，具体要考虑哪些因素呢？
目前市场的结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂等,为满足成型需要，通常采用多种有机材料的组合。
在选择氧化铝陶瓷结合剂的时候，首先要求它能被粉料润湿，而只有当粉料的临界表面张力或表面自由能比结合剂的表面张力大时，才能很好地润湿。
其次，好的结合剂易于被粉料充分润湿，且内聚力大。
当结合剂被粉料润湿时，在相互分子间发生引力作用，结合剂与粉料间发生一次结合，同时，在结合剂分子内，由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力。
虽然水也能把粉料充分润湿，但水易挥发，分子量较小，内聚力小，对于氧化铝陶瓷才说并不是好的结合剂。
另外，氧化铝陶瓷所用结合剂的分子量大小要适中。
随着分子量增大，结合能力增强；但当分子量过大时，围内聚力过大而不易被润湿，且易使坯体产生变形。
为了帮助分子内的链段运动，此时要适当加入增塑剂，在其容易润湿的同时，使结合剂更加柔软，便于成形。
除此之外，为保证氧化铝陶瓷的质量，还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质，使产品产生有害的缺陷。
因此要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料，才能确保产品质量。