當前位置:首頁 > 粉體資訊 > 粉體加工技術 > 正文
                                                                                                  如何改善粉體制備工藝提高氧化鋁陶瓷的燒結活性?
                                                                                                  2022年05月13日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:32
                                                                                                  覺得文章不錯?分享到:

                                                                                                  氧化鋁陶瓷是目前世界上產量較高、應用較為廣泛的一種陶瓷材料,具有硬度高、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、介電性優異等優勢,廣泛的應用于陶瓷、集成電路、航空航天等方面。并且隨著 5G 時代的到來,氧化鋁陶瓷在電路基板、電極共燒等方面也受到了更多的青睞,應用變得更為廣泛。

                                                                                                  由于氧化鋁陶瓷自身陽離子電荷較多、離子鍵較強、晶格能較大,其燒結過程主要靠晶體再結晶完成,因此燒結溫度較高。按照α-Al2O3的含量劃分,85氧化鋁陶瓷的燒結溫度一般在1480℃~1550℃之間,90氧化鋁陶瓷的燒結溫度一般在1550℃~1600℃之間,95氧化鋁陶瓷的燒結溫度一般在1600℃~1650℃之間,高純99氧化鋁陶瓷的燒結溫度一般大于1750℃。過高的溫度會消耗過多的能源,污染大氣環境,同時對生產設備要求也極高,大大增加了企業的生產成本,因此降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度,減少能耗,節約生產成本就成為了企業迫切需要解決的問題。

                                                                                                  氧化鋁陶瓷

                                                                                                  氧化鋁陶瓷的燒結溫度與制備體系的燒結活性有關,燒結活性越高,晶體再結晶需要的能耗越低,燒結溫度即可降低。

                                                                                                  目前主要有三種方法可以降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度,它們分別為:

                                                                                                  (1)改變粉體特性:采用粒度比較小、比表面積比較大、活性較高的初始α-Al2O3粉體可以降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度;

                                                                                                  (2)添加燒結助劑:添加不同配料比的燒結助劑,通過不同的作用機理來降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度,但是燒結助劑的存在會影響氧化鋁陶瓷的純度以及質量,影響產品的性能;

                                                                                                  (3)改變燒結方式:使用特殊的燒結工藝代替傳統的燒結工藝,例如熱壓燒結、微波等離子燒結、熱等靜壓燒結等方式來降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度,然而此方法設備成本較高,很難達到產業化。

                                                                                                  因此從根本上改善氧化鋁陶瓷的燒結活性,制備出性能優異的氧化鋁陶瓷的前提是制備性能優異的α-Al2O3粉體。傳統α-Al2O3粉體制備溫度比較高,一般在1100℃以上,并且純度得不到保證,溫度過高就會導致粉體之間產生硬團聚,硬團聚的存在不利于氧化鋁陶瓷的燒結,因此降低α-Al2O3粉體的制備溫度增加α-Al2O3陶瓷的燒結活性就尤為重要。

                                                                                                  降低α-Al2O3粉體制備溫度的途徑

                                                                                                  1.加入納米α-Al2O3籽晶

                                                                                                  在前驅體中加入納米α-Al2O3籽晶是降低α-Al2O3粉體合成溫度的一種較為常見的方法。

                                                                                                  這是由于在α-Al2O3的生成過程中,當溫度上升到1000°C時,θ相逐漸減少,α相逐漸增多,在1100°C時θ-Al2O3幾乎完全轉化成α相,到1200°C時θ→α-Al2O3的相變完成。α-Al2O3籽晶的加入,可使原體系中部θ-Al2O3晶粒生長到相變臨界粒徑,使晶核相變溫度降低至某一低溫范圍,成為一個子系統存在于原粉體的母體系中,而子母兩個系統分別在較低的溫度和原溫度先后發生相變。

                                                                                                  籽晶的加入可以降低α-Al2O3的成核勢壘并且大幅度提高了α相在過渡相中的成核密度,在較低的溫度下前驅體就可以轉化為氧化鋁。除了α-Al2O3籽晶,氧化鋅也可以作為籽晶來降低α-Al2O3粉體的合成溫度。

                                                                                                  θ→α-Al2O3相變過程中晶粒成核長大的示意圖

                                                                                                  θ→α-Al2O3相變過程中晶粒成核長大的示意圖

                                                                                                  2.加入礦化劑

                                                                                                  礦化劑在氧化鋁粉體的合成過程中能起到降低煅燒溫度、除雜提純、提高α相轉化率、控制晶粒尺寸等作用,這是由于加入礦化劑可以增強過渡相到α相的傳輸。

                                                                                                  例如,加入氟化物可以與Al2O3形成活性中間化合物AlOF的形式參與到固相反應中,加速過渡型氧化鋁向α型氧化鋁的成核和核生長過程中的物質擴散,從而降低θ-Al2O3到α-Al2O3的相變溫度;而加入銨鹽的作用機理是銨鹽分解釋放能量,造成AlOOH及過渡型Al2O3基體含有大量高能缺陷和晶格畸變,也可能使少量過渡型Al2O3在較低溫度下轉變為α-Al2O3,它又可作為θ-Al2O3轉變為α-Al2O3的晶核,使高溫型α-Al2O3的形成溫度降低。

                                                                                                  不同礦化劑的作用

                                                                                                  不同礦化劑的作用

                                                                                                  3.采用高能球磨

                                                                                                  一般來說,陶瓷材料較金屬材料相比塑性較差,在機械球磨的過程中,陶瓷粉體經過粉碎、剪切等作用,晶粒迅速細化,化學活性急劇升高。有些陶瓷粉體在很輕微的球磨作用下就可以發生相變反應,獲得常溫亞穩相或者高溫高壓亞穩相。

                                                                                                  這是因為當陶瓷粉末經過球磨后,隨著外界機械能的輸入,陶瓷粉體的內能也不斷增加,這些能量以表面自由能、應變能的形式存在。隨著球磨時間的增加,粉體粒度越來越小,粉末表面的自由能越來越高,并在整個體系中占主導地位。通過一定的高能球磨,儲存在前驅體粉體中的應變能在煅燒時得到釋放并降低α相變的激活能,從而降低α-Al2O3的形成溫度。

                                                                                                  高能球磨對粉體性質的影響

                                                                                                  高能球磨對粉體性質的影響


                                                                                                  參考來源:

                                                                                                  1. 溶膠凝膠法制備α-Al2O3粉體的研究,張蒙(重慶理工大學);

                                                                                                  2. α-Al2O3籽晶對Al2O3晶型轉變及形貌的影響,李江、潘裕柏、寧金威、黃莉萍、郭景坤(中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室);

                                                                                                  3. 礦化劑在α-氧化鋁納米粉體制備中的作用,李素平、賈曉林、尚學軍、鐘香崇(1.鄭州大學高溫材料研究所;2.鄭州大學材料科學與工程學院);

                                                                                                  4. 氧化鋁晶粒度的影響因素探討,洪淑翠。


                                                                                                  粉體圈 小吉

                                                                                                  本文為粉體圈原創作品,未經許可,不得轉載,也不得歪曲、篡改或復制本文內容,否則本公司將依法追究法律責任。

                                                                                                  相關內容:
                                                                                                   

                                                                                                  粉體求購:

                                                                                                  設備求購:

                                                                                                  尋求幫助:

                                                                                                  合作投稿:

                                                                                                  粉體技術:

                                                                                                  關注粉體圈

                                                                                                  了解粉體資訊

                                                                                                  a片无限看
                                                                                                                                                                                                  <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>