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1、年 第 期 总 期 电 瓷 避 雷 器降 低 高 铝 陶 瓷 烧 结 温 度 的 途 径江 崇 经西 安 电 瓷 研 究 所 西 安【 摘 要 传 统 的 高 铭 瓷 配 方 烧 成 温 度 偏 高 、 能 耗 大 、 成 本 高 、 价 格 责 。 现 新研 究 的 低 温 烧 结 高 铭 瓷 配 方 , 烧 成 温 度 比 传 统 同 类 型 高 铭 瓷 降 低 , 主 要性 能 指 标 均 达 到 国 家 标 准 。 采 用 这 种 新 技 术 , 枯 计 可 节 能 三 分 之 一 , 成 本 可 降 低 四 分之 一 。 本 文 简 要 介 绍 降 低 高 铭 瓷 烧 结 温 度 的
2、 途 径 。【 关 键 词 】 高 铭 瓷 配 方 烧 结 温 度 节 能前 言传 统 的 高 铝 陶 瓷 烧 成 温 度 很 高 , 以瓷 为 例 , 烧 结 温 度 高 达 一 号 倒 底 , 需 要 高 级 耐 火 材 料 作 炉衬 和 窑 具 , 能 耗 高 , 烧 成 设 备 投 资 大 , 生 产成 本 高 。 因 此 , 如 何 在 保 持 高 铝 瓷 优 异 性 能 的前 提 下 , 降 低 烧 结 温 度 , 是 陶 瓷 行 业 长 期 以来 期 望 研 究 解 决 的 课 题 。笔 者 根 据 收 集 到 的 资 料 结 合 本 人 长 期 的实 践 , 简 要 介 绍 降
3、 低 高 铝 瓷 烧 结 温 度 的 途 径 。采 用 超 细 高 纯 氧 化 铝 粉 体 原料用 硫 酸 铝 钱 、 硫 酸 铝 、 硝 酸 铝 、 氯 化 铝等 铝 盐 , 采 用 热 解 法 在 一 相 变 温度 下 , 制 备 纯 度 为 ” 以 上 、 粒 径 为拌 的 高 纯 超 细 颗 粒 的 氧 化 铝 粉 。 采 用 这种 氧 化 铝 粉 为 原 料 来 制 造 高 铝 瓷 , 能 使 烧 结温 度 降 低 。 以 硫 酸 铝 钱 为 例 , 烧 后试 样 晶 粒 尺 寸 为 一 “ , 体 积 密 度 为, 以 上 , 弯 曲 强 度 达 , 介 电 常数 为 。 但 因
4、此 法 成 本 高 , 制 备 工 艺 较 复 杂 ,不 适 用 于 热 压 铸 和 泥 浆 浇 注 成 型 , 因 而 限 制了 它 的 使 用 范 围 。采 用 热 压 烧 结 法如 加 压 烧 结 法 , 是 在 加 压 成 型 的 同 时 进行 加 热 烧 结 。 由 于 加 温 加 压 , 增 强 了 晶 粒 间 的接 触 和 扩 散 效 果 , 降 低 了 烧 结 温 度 , 缩 短 了烧 结 时 间 , 抑 制 了 晶 粒 的 长 大 , 可 以 得 到 具有 优 良 机 电 性 能 的 烧 结 体 , 容 易 对 晶 粒 尺 寸与 形 状 进 行 控 制 。 图 表 示 氧 化
5、 铝 加 压 烧 结 时的 密 度 和 烧 结 温 度 的 关 系 。高 几 热 沐 川 , ,侧架匀 军乡【 洲 勺 品 度 吃 、图 加 压 烧 结 密 度 与 烧 结 温 度 的 关 系又 如 , 采 用 热 等 静 压 成 型 高 铝 瓷 , 不 仅能 降 低 烧 结 温 度 以 上 , 而 且 制 品 性 能 优良 。 但 因 设 备 投 资 大 , 制 造 工 艺 复 杂 , 生 产 成本 高 , 不 能 广 泛 推 广 应 用 。在 配 方 中 加 入 变 价 氧 化 物在 配 方 中 加 入 、 、 等 变价 氧 化 物 , 它 们 的 晶 格 常 数 与 妞 。 , 比 较
6、接近 , 能 与 生 成 固 溶 体 , 再 加 上 变 价 的 作电 瓷 避 雷 器用 , 增 加 了 刚 玉 晶 体 的 活 化 , 促 进 烧 结 。 例如 , 加 入 写 和 或 滑 石 , 可使 烧 结 温 度 降 低 以 上 。 但 使 用 这 类 添 加剂 制 成 的 高 铝 瓷 , 机 电 性 能 不 理 想 , 只 能 用来 制 造 机 电 性 能 要 求 不 高 的 高 铝 增 涡 和 热 电偶 保 护 管 等 制 品 。用 改 性 添 加 物 和 形 成 硼 硅 酸盐 玻 璃 或 固 溶 体 作 助 熔 剂采 用 传 统 的 生 产 工 艺 , 用 改 性 添 加 物 ,
7、 形成 玻 璃 或 固 溶 体 作 助 熔 剂 , 既 能 保 障 瓷 质 性能 , 又 能 较 大 地 降 低 烧 结 温 度 , 不 需 要 特 殊的 原 料 和 设 备 , 因 此 , 具 有 推 广 应 用 的 意 义 。下 面 将 重 点 介 绍 此 类 方 法 的 应 用 情 况 。早 在 年 月 , 美 国 专 利 “ 高 铝 陶 瓷 绝 缘 体 的 组 成 ” 叙 述了 高 铝 瓷 的 组 成 。 按 质 量 分 数 计 , 其 主 要 成 分为 辅 助 成 分 为 与以 及 至 少 一 种 从 碱 土 金 属 氧 化 物 、 、 、 和 二 价 金 属 氧 化 物、 、 、
8、、 、 中 选 择出 来 的 氧 化 物 组 成 的 混 合 物 , 为肠 , 此 混 合 物 的 组 成 范 围 落 在 下 面 三 角 形相 图 中 的 坐 标 点 、 、 、 之 中 , 见 图 和表 。年 第 期 总 期表 混 合 物 的 组 成 范 围 质 分 数 ,坐坐 标 点点认 ,质 量 分 数图 辅 助 成 分 的 三 元 系 统 成 分 范 围 图实 验 得 出 当 成 分 大 于 上 述 范 围时 , 烧 成 温 度 过 高 , 且 材 料 性 能 不 稳 定 当成 分 小 于 上 述 范 围 时 , 材 料 强 度 不 高 。而 且 , 和 成 分 越 出 上 述 范
9、围 时 也 得不 出 好 的 结 果 。试 验 配 方 由 质 量 分 数 为 写 的 一和 石 的 辅 助 材 料 组 成 , 其 中 , 辅 助 材 料由 、 碱 土 金 属 氧 化 物 、 和 一 种在 锻 烧 后 转 变 成 的 硼 化 物 所 组 成 。 坯 料中 粒 径 小 于 拌 的 颗 粒 占 。 将坯 料 用 喷 雾 干 燥 法 形 成 一 拌 的 粒 状 ,在 的 压 力 下 成 型 试 样 , 在 煤 气 炉 中 加热 至 后 , 以 的 速 度 升 温 , 每 隔 取 样 , 用 品 红 溶 液 检 查 其 烧 结 情 况 , 直到 试 样 不 发 生 染 色 为 止
10、。 结 果 证 明 在 三 角 形坐 标 点 、 、 、 内 编 号 为 的 样 品 ,其 弯 曲 强 度 和 抗 热 冲 击 性 等 性 能 比 辅 助 成 分超 出 上 述 范 围 的 编 号 为 的 样 品 好 得多 , 特 别 是 坐 标 点 、 、 、 的 样 品 性 能更 具 有 显 著 的 效 果 , 最 佳 烧 成 温 度 为 一 。 试 验 结 果 见 表 。采 用 形 成 硼 硅 酸 盐 玻 璃 的 添 加 剂 来降 低 高 铝 瓷 的 烧 结 温 度 。 据 报 导 , 采 用一 一 系 统 代 替 传 统 的 一一 系 统 , 可 使 瓷 在 下 烧 结 , 其 主 要
11、 性 能 均 可 达 到 国 家标 准 技 术 要 求 。该 配 方 组 成 一 , 玻璃 添 加 剂 一 。 玻 璃 添 加 剂 的 化 学 成分 为 写 ,碱 土 金 属 氧 化 物 , 。 碱 土金 属 氧 化 物 为 、 、 、等 。年 第 期 总 期 包 瓷 避 雷 器 表 高 铝 陶 瓷 绝 缘 体 试 验 结 果试试试 主 要 成 分分 辅 助 成 分分 辅 助 成 分 的 组 成 质 量 分 数 , 写 特 性性样样样 住 一 质 量 分 数 ,编编编 质 量 分 数 , , 金 属 氧 化 物 体 积积 弯 曲曲 抗 热 冲冲 烧 成成号号号号号号号号号号号号号号号 密 度度
12、 强 度度 击 性性 温 度度 主 要 工 艺玻 璃 添 加 剂 的 制 备 配 料 , 球 磨 , 在 下 缎 烧 , 保 温 。 水 中 急 冷 , 粉碎 。按 坯 料 配 比 称 料 , 球 磨 , 平 均 粒 径 为 拌 , 烘 干 。在 烘 干 的 球 磨 料 中 加 入 适 量 聚 乙 烯 醇溶 液 , 搅 拌 均 匀 , 预 压 造 粒 过 筛 , 陈 腐 , 干 压 成型 试 样 。在 氧 化 气 氛 下 烧 成 。主 要 性 能 见 表 。采 用 硼 硅 酸 盐 玻 璃 作 添 加 剂 , 不 仅 能 降低 烧 成 温 度 , 而 且 烧 结 温 度 范 围 很 宽 , 例
13、如 ,用 碳 酸 钙 、 硼 砂 、 石 英 为 原 料 , 按 配 比 制 料 , 球磨 , 在 熔 化 形 成 玻 璃 , 水 中 急 冷 , 细 磨 。坯 料 由 一 、 玻 璃 粉 、 粘 土 、 碳 酸 钡 组成 , 其 化 学 成 分 为 , , , , ,表 形 成 玻 玻 作 助 熔 剂 的 , 瓷 的 性 能主主 要 性 能能 单 位位 配 方方 配 方方 传 统号号 号号 瓷瓷烧烧 成 温 度度 体体 积 密 度度弯弯 曲 强 度度体体 积 电 阻 率率 一 今今 吸吸击击 穿 电 压压线线 膨 胀 系 数数 一 介介 电 常 数数数介介 质 损 耗耗耗 一 弓弓 一 峨峨
14、 一一写 , , 烧 失 量 。 该配 方 烧 成 温 度 范 围 为 , 在 温 度 下 烧 成 的 试 样 其 主 要 性 能 如下 体 积 密 度 , 吸 水 率 为 零 , 弯 曲强 度 , 耐 电 强 度 , 体 积 电 阻率 ” , 介 电 常 数 , 下电 瓷 避 雷 器 年 第 期 总 期为 , 线 膨 胀 系 数 一 一 。表 介 绍 了 某 些 碱 土 金 属 硼 硅 酸 盐 低 共熔 物 的 组 成 。表 某 些 碱 土 金 属 硼 硅 酸 盐 低 共 熔 物硼硼 硅 酸 盐盐 组 成 纬纬 熔 融 温 度度采 用 加 入 固 溶 体 助 熔 剂 和 添 加 物 的复 合
15、 矿 化 剂 的 办 法 。 据 原 苏 联 “ 玻 璃 与 陶 瓷 ”杂 志 介 绍 , 采 用 单 一 化 学 反 应 的 添 加 剂 和 天然 矿 化 剂 以 及 两 者 加 倍 组 合 的 综 合 矿 化 剂 ,可 保 持 高 铝 瓷 材 料 机 电 特 性 , 有 效 地 降 低 瓷材 料 的 烧 成 温 度 。中 国 科 学 院 上 海 硅 酸 盐 研 究 所 , 早 在年 代 , 在 国 内 首 先 开 展 了 高 铝 陶 瓷 材 料 及 大型 刚 玉 制 品 的 工 艺 研 究 , 获 得 了 国 家 二 等 发明 奖 , 他 们 的 科 研 成 果 和 发 表 的 科 学 论
16、 文 , 对于 推 动 我 国 高 铝 瓷 材 料 的 发 展 和 应 用 起 了 主导 作 用 。 据 介 绍 , 年 代 以 来 他 们 在 开 展 低 温烧 结 高 铝 陶 瓷 研 究 方 面 , 又 取 得 了 突 破 性 进展 , 使 高 铝 瓷 的 烧 结 温 度 比 传 统 的 高 铝 瓷 降低 近 。 氧 化 铝 含 量 为 , ,至 ” 的 系 列 配 方 , 其 材 料 性 能 均 达 到 了 国家 有 关 标 准 指 标 。 低 温 烧 结 高 铝 瓷 的 主 要 性能 见 表 。表 低 沮 烧 结 高 铝 瓷 的 主 要 性 能项项 目目 单 位位 低 温 烧 结 高 铝 陶 瓷瓷 高 铝 瓷 国 标标尸 。 。 。含 量量体体 积 密 度度气气 孔 率率抗抗 折 强 度度 介介 电 常 数数数介介 质 损 耗耗 沐 一 屯屯毛体体 积 电 阻 率率 一 一
