高纯纳米氧化铝在结构陶瓷件中的重要作用

来源：万景纳米材料导报

氧化铝陶瓷（alumina ceramics ）是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，由于α-Al2O3具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型。

用α-Al2O3为原料制备的氧化铝陶瓷结构件材料，其机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。

影响预烧质量的因素：

预烧氧化铝结构陶瓷件时，通常要加入适量的添加物，如硼酸盐，氟化物、高纯纳米Al2O3等。添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。硼酸盐除碱效果好，但是耐高温性能、绝缘性能、机械强度下降；氟化物可促进晶型转变，且收缩大、活性好，由于是外来杂质，引入杂质离子；高纯纳米氧化铝（VK-L100G）降低烧结温度、白度好、纯度高、抗摔性强。

结构陶瓷件中，对高纯纳米Al2O3的要求也很高，以醇盐法生产的高纯纳米Al2O3（VK-L100G）效果，其中纯味度4N-5N，粒度小于50nm，比表10-20。

添加剂的影响：

由于Al2O3陶瓷坯体熔点高，较难烧结，若加入某种添加剂，则可以改善烧结性能，促进烧结。就添加剂来说，大致可分为以下两大类：一类是与Al2O3生成固溶体，一类是能生成液相。

第一类添加剂为变价氧化物，有高纯纳米氧化铝（VK-L100G）、TiO2（VK-TA18）、Cr2O3、Fe2O3(VK-E01)及MnO2等。由于其晶格常数与Al2O3的相接近，因此通常能与Al2O3生成固溶体。同时它们是变价氧化物，由于变价作用，使Al2O3瓷产生缺陷，活化晶格，促进烧结。尽管添加剂有多种，对于高纯瓷件来说最适合的添加剂为5N高纯氧化铝（VK-L100G）。例如，加入5-15%的5N高纯氧化铝（VK-L100G） ，可以使Al2O3瓷的烧结温度降低50-150℃ ，增加韧性、白度、纯度，不易碎瓷，并且大大节约能源， 5N高纯氧化铝不属于外来杂质，大大提高了产品质量。

另一类添加剂即由于生成液相，降低烧成温度而促进Al2O3的烧结。这一类添加剂有高岭土、SiO2（VK-SP30）、CaO、MgO(VK-Mg30)等。它们能与其它外加剂生成二、三元或更复杂的低共熔物。由于出现液相，即液相对固相的表面湿润力和表面张力，使固相粒子靠紧并填充气孔。造成熔点降低的同时，耐高温性能下降、绝缘性能下降、机械强度下降。

因此，生成固溶体加入高纯纳米氧化铝（VK-L100G）的结构陶瓷件，性能更优异。