绝缘陶瓷——氧化铝绝缘瓷介绍与应用

1.氧化铝绝缘瓷概述

以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料具有很高的机械强度,良好的导热性,耐电强度和绝缘电阻高,介质损耗小,电性能随温度和频率的变化较稳定等优良性能,而且制造方便,表面均匀平整,价格低廉,被广泛用作电绝缘材料。

氧化铝陶瓷是电子陶瓷中用量最大的一种。电绝缘瓷在电子陶瓷中占有一定的比例,而电子陶瓷在先进陶瓷中所占的比例很大。

2. 氧化铝绝缘瓷的配方组成

在95瓷中普遍采用 CaO、MgO、 SiO2以及过渡金属和稀土金属氧化物为添加剂。它能在较低温度下烧成,在瓷体显微结构中一般含有10%的玻璃相和次晶相。在CaO-Al2O3 -SiO2系相图中,最低共熔相温度为1495℃。

MgO-Al2Os-SiO2系的优点是耐酸性好,结构中晶粒细小,但烧结温度要比CaO-Al2O3 -SiO2系偏高几十度,引入稀土氧化物Y2O3、La2O3与之复合,可进一步降低烧成温度。

CaO-MgO-Al2O3 -SiO2 系兼具烧成温度低和晶粒细小、组织结构致密、抗酸碱腐蚀能力较强的特点,是一种较可取的典型白色瓷料系统。

95 瓷还可添加 BaO。用BaO-Al2O3 -SiO2系统生产陶瓷,根据其组成不同,可生产出性能优良的莫来石(Mullite) 瓷,刚玉-莫来石瓷。BaO-Al2O3-SiO2系具有瓷体表面光洁度好,耐酸碱腐蚀性好,体积电阻率高等特点。以Cr2O3、MnO2、TiO2等过渡金属氧化物作为添加剂便生成着色95瓷,具有烧结温度低、机械强度高、耐磨性和金属封接性能好等特点。

75瓷中加高岭土、膨润石、碳酸钡。方解石、滑石、菱镁矿等作为添加剂,它有两类:一类是以二氧化硅为主要添加剂的瓷科,其主晶相除刚玉外,尚有一定量的莫来石相;另一类加入少量的CaO、MgO、BaO等碱土金属氧化物,这类瓷料中的晶相还是以刚玉为多,莫来石很少。

3. 氧化铝绝缘瓷的制造工艺

氧化铝瓷含有粘土的量相当少,主成分是氧化铝,可以按一般的生产过程加工处理,在球磨机中磨球,以及在生产过程中要尽量避免铁质及其他杂质混入。磨球和磨衬均要用氧化铝质瓷或刚玉质瓷,也可采用橡胶质。原料细度对制品的烧结温度及性能有很大的影响。粒度愈细、 烧结温度愈低,抗折强度愈高。

由于95瓷和75瓷坯料的可塑性较差,要加入各种有机塑化剂。根据制品的形状及配料的性质,决定成型方法,如干压、注浆、热压铸和等静压等。

4. 氧化铝绝缘瓷的用途

用于电绝缘材料的氧化铝陶瓷有刚玉瓷、高铝瓷、75瓷和着色氧化铝陶瓷等。95瓷、96瓷和99瓷更多用于电真空技术中,作为陶瓷与金属封接致密陶瓷的封装管壳。

电绝缘陶瓷在介质瓷中的应用很广,氧化铝陶瓷主要用于电子元器件和电路中的基体、外壳、固定、密封或绝缘零件,如绝缘子、电阻基体、集成电路基片、封装管壳等。

氧化铝陶瓷绝缘灯座

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