CN1092395A

CN1092395A - 烧结温度低的九五氧化铝陶瓷

Info

Publication number: CN1092395A
Application number: CN 94101878
Authority: CN
Inventors: 朱海临
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1994-09-21

Abstract

一种CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系九五氧化铝陶瓷，可用于生产电绝缘瓷件或高温结构瓷件。其要点是，在不低于90wt％α-氧化铝的基料中引入透辉石 5.5—9.5wt％或透闪石5—10wt％。该两组瓷料可在 1450—1550℃致密烧结，烧结体的机电性能不亚于传统九五瓷，因此可明显节约烧成能耗并降低生产成本。

Description

本发明涉及氧化铝陶瓷，特别是一种九五氧化铝陶瓷。

九五氧化铝陶瓷是指氧化铝含量在90-95wt%的高铝陶瓷（简称九五瓷）。因其具有优异的机电性能而广泛用于制造电绝缘装置瓷件或高温结构工程瓷件。但现有九五瓷的烧结温度较高是其一大不足。例如在文献《电子陶瓷材料》（徐廷献等编著，天津大学出版社，1993年4月第一版，P83-97）中记载了一类CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系（包括CaO-Al₂O₃-SiO₂系和MgO-Al₂O₃-SiO₂系）九五瓷。这类瓷料目前在我国电子陶瓷工业中也大量生产着，其氧化铝含量大致在95wt%左右，熔剂类加入物CaO、MgO、SiO₂等在配料组份中是以粘土、滑石、碳酸钙（或方解石）等和石英的形式引入，常压烧结温度一般在1650℃以上。因此，生产中的高温能耗及产品成本都不可忽视。

本发明的目的在于，以常规九五瓷的生产方法，通过配方组份实质性的改进使瓷料的烧结温度低于1550℃，并保持其优良的机电性能;间接目的在于，节约瓷料烧成能耗，降低生产成本。

为此，本发明提出了属于同一构思的两组CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系九五瓷料。其氧化铝含量在化学组成中大致91-96wt%，其余为CaO、MgO和SiO₂三种熔剂类组份。本发明的特征在于，三种熔剂类组份是以透辉石或透闪石的形式引入，其配方组成为一定比例的α-氧化铝与透辉石或一定比例的α-氧化铝与透闪石。由于采用了上述方案，瓷料的烧结温度显著降低，在1450-1550℃，两组瓷料均可烧结，吸水率平均＜0.1%，烧结密度平均＞3.5。此外，又由于配方中的透辉石或透闪石性质相似且无同份异构现象，故瓷料的烧成可快速进行，加之烧成温度较低，从而一定程度地节约了能源。

以下结合具体实施方案对本发明作进一步的说明：

1.当熔剂类组份以透辉石形式引入时，瓷料的配方可为α-氧化铝90.5-95.5wt%，透辉石4.5-9.5wt%;在以上配比范围，典型的配方为α-氧化铝93-94wt%，透辉石6-7wt%。所说α-氧化铝可用转晶率≥96%的煅烧工业氧化铝;所说透辉石可用外观呈浅灰色泽，Fe₂O₃≤1.5wt%的纯净天然矿物原料。

2.当熔剂类组份以透闪石形式引入时，瓷料的配方可为α-氧化铝90-95wt%，透闪石5-10wt%;在以上配比范围，典型的配方为α-氧化铝92.5-93.5wt%，透闪石6.5-7.5wt%。所说α-氧化铝可用转晶率≥96%的煅烧工业氧化铝;所说透闪石可用外观呈白色，Fe₂O₃≤1.5wt%的纯净天然矿物原料。

本发明改进后的两组瓷料，经混合粉碎及成型（如干压）等熟知的高铝瓷工艺方法制成试样，在高温窑炉内于空气中烧成。结果，实施例1配方范围的瓷料，其烧结温度为1460-1550℃，其中典型配方瓷料的烧结温度为1480-1510℃;实施例2配方范围的瓷料，其烧结温度为1450-1540℃，其中典型配方瓷料的烧结温度为1470-1520℃。与现有九五瓷相比，烧结温度降低了100-200℃。

对两组瓷料宏观性能抽测结果表明，烧结体的机械性能优良，抗弯强度平均为250MPa，特别是典型配方瓷料，抗弯强度平均为280MPa，个别可超过300MPa;烧结体的介电性能也不逊于传统九五瓷，如典型配方的瓷料，室温介质损耗在2-6×10^-4之间，电阻率平均＞10¹³。耐电强度平均＞20KV/mm。因此，本发明的瓷料可广泛用于制造装置瓷件、电真空器件外壳、集成电路基板等电绝缘产品或火花塞、耐磨密封件、化工防蚀件等特殊工业制品。

本发明除具有上述烧结温度低、性能好的优点外，还具有如下积极效果：

1.据透辉石或透闪石在加热过程中无多晶转变及剧烈化合分解的特性，瓷料的烧成可快速进行。其加热和保温可在10-14小时完成，比传统九五瓷（16小时以上）缩短了2-6小时，所以生产效率提高。

2.由于瓷料可低温及快速烧成，因此明显节约能源。如用48根硅钼棒的电遂道窑烧传统九五瓷（1600℃以上），耗电需60KW/h以上，如烧本发明的瓷料（1450-1550℃），则耗电可降至50KW/h左右，至少可节能15%。

3.由于可节约能源，且原料透辉石或透闪石价格低廉，相互可代，因此生产成本比传统九五瓷低，这对提高经济效益具有积极意义。

Claims

1、九五氧化铝陶瓷，含有氧化铝91-96wt%，其余为组份CaO、MgO和SiO₂，其特征在于：

(1)CaO、MgO、SiO₂可用透辉石引入；

(2)配方组成为α-氧化铝90.5-95.5wt%，透辉石4.5-9.5wt%。

2、按权利要求1的氧化铝陶瓷，其特征在于，所说瓷料的典型配方组成为α-氧化铝93-94wt%，透辉石6-7wt%。

3、按权利要求1或2的氧化铝陶瓷，其特征在于，所说α-氧化铝可用转晶率≥96%的煅烧工业氧化铝;所说透辉石可用外观浅灰的纯净天然矿物料，其Fe₂O₃≤1.5wt%。

4、九五氧化铝陶瓷，含有氧化铝91-96wt%，其余为组份CaO、MgO和SiO₂，其特征在于：

（1）CaO、MgO、SiO₂可用透闪石引入;

（2）配方组成为α-氧化铝90-95wt%，透闪石5-10wt%。

5、按权利要求4的氧化铝陶瓷，其特征在于，所说瓷料的典型配方组成为α-氧化铝92.5-93.5wt%，透闪石6.5-7.5wt%。

6、按权利要求4或5的氧化铝陶瓷，其特征在于，所说α-氧化铝可用转晶率≥96%的煅烧工业氧化铝;所说透闪石可用外观白色的纯净天然矿物料，其Fe₂O₃≤1.5wt%。