中國(guó)粉體網(wǎng)訊  石英陶瓷是一種新型、高純、耐高溫的石英材料，以熔融石英或石英玻璃為原料，經(jīng)過(guò)粉碎、成型、燒結(jié)等工藝制成的燒結(jié)體，它既保留了石英玻璃的諸多優(yōu)點(diǎn)，又可采用陶瓷的一些生產(chǎn)工藝。石英陶瓷具有熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小、介電常數(shù)低、耐酸堿腐蝕性好、電絕緣性好、成本低等一系列優(yōu)異性質(zhì)。因此自問(wèn)世以來(lái)，石英陶瓷在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域也涉及到冶金、電工、玻璃、航空、耐腐蝕件、光伏等行業(yè)，是一種很有前途的新型材料。

同時(shí)，石英陶瓷的質(zhì)量受很多因素的影響，如制備工藝、添加劑的種類(lèi)等，今天我們就來(lái)了解一下影響石英陶瓷質(zhì)量的諸多因素。

添加劑對(duì)石英陶瓷的影響

在石英陶瓷中，添加劑也可以認(rèn)為是起輔助作用的助劑。石英陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度與致密燒結(jié)程度成比例，加入添加劑形成玻璃添加物后可以得到致密的燒結(jié)體，機(jī)械強(qiáng)度普遍高于無(wú)添加物的石英陶瓷，在一定的添加物加入范圍，機(jī)械強(qiáng)度隨加入量的增加而提高。

1、高熔點(diǎn)氧化物添加劑

周玉等研究了Al₂O₃、Al₂O₃+La₂O₃添加劑對(duì)石英玻璃粉末析晶特性的影響，單獨(dú)添加La₂O₃表現(xiàn)出一定的促進(jìn)石英玻璃粉末析晶，添加1%～5%含量的Al₂O₃、Al₂O₃+La₂O₃均表現(xiàn)出一定的抑制析晶的作用，主要作用機(jī)理為通過(guò)溶入石英玻璃粉體表面層，增加表面層的網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度、雜化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或提高體系的粘度。但在不同溫度下，它們抑制析晶的能力會(huì)有所起伏。

郝洪順等將0.5%Cr₂O₃加入到石英中，研究了水分含量、粒徑分布、粘合劑的加入量及燒成溫度對(duì)制品的成型性能、體積密度、彎曲強(qiáng)度和顯氣孔率等性能的影響。結(jié)果表明：最高燒成溫度為1250℃時(shí)，能成功制備出性能優(yōu)異的熔融石英陶瓷天線罩，但是方石英析晶量較多。

2、低熔點(diǎn)氧化物添加劑

楊德安等以熔融石英為原料，研究了H₃BO₃和P₂O₅添加劑對(duì)石英陶瓷的燒結(jié)和析晶的影響。結(jié)果表明：在模壓成型工藝下加一定量的H₃BO₃或P₂O₅有助于試樣的燒結(jié)，且添加劑在一定溫度范圍內(nèi)可抑制石英玻璃的析晶。王金波從顯微結(jié)構(gòu)方面研究了硼酸對(duì)熔融石英燒結(jié)及其晶化的影響。結(jié)果表明：少量(1%～3%)硼酸促進(jìn)熔融石英陶瓷的致密化，但將硼酸加入到熔融石英陶瓷中，明顯促進(jìn)析晶，方石英含量隨加入量從0.5%到1.5%逐漸增多。

3、非氧化物添加劑

劉恒波等通過(guò)石英陶瓷中添加不同分量的BN，采用普通干壓成型，經(jīng)預(yù)燒，燒結(jié)制備出SiO₂/BN復(fù)相陶瓷，其力學(xué)性能有了較大提高；相對(duì)SiO₂陶瓷其抗壓強(qiáng)度提高了127%，抗折強(qiáng)度提高了200%。

成型方法的影響

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)石英陶瓷普遍采用的成型工藝是注漿成型，其次還有蠟注成型、半干法成型、離心澆注成型、澆灌成型、石墨模熱壓成型與搗打成型等。然而，上述的成型工藝普遍存在著一些缺點(diǎn)：如制品坯體結(jié)構(gòu)不均勻、性能可靠性差、僅限于形狀簡(jiǎn)單的制品、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、工藝條件難控制、效率低、成本較高等，難以適應(yīng)大批量工業(yè)化生產(chǎn)的需要，特別是一些用于特殊用途的石英陶瓷制品，因此，這些傳統(tǒng)的成型工藝已經(jīng)不能滿足其特殊用途的性能需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，石英陶瓷的新成型工藝不斷涌現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用。目前，應(yīng)用較為成熟的新成型工藝主要有等靜壓成型、振動(dòng)壓力注漿成型和凝膠注模成型。

燒結(jié)技術(shù)的影響

燒結(jié)是石英陶瓷生產(chǎn)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對(duì)石英陶瓷的物理化學(xué)性能有很大的影響，目前，關(guān)于石英陶瓷的燒結(jié)技術(shù)主要有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等。

石英陶瓷燒結(jié)的關(guān)鍵問(wèn)題是保持材料的非晶態(tài)，即防止與杜絕非晶態(tài)SiO₂在燒結(jié)時(shí)向方石英轉(zhuǎn)化。因此，石英陶瓷制品燒成的原則為：保證制品燒成后有足夠的強(qiáng)度；控制制品的析晶及變形。

不同尺寸及形狀的制品應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定合理的燒成溫度和保溫時(shí)間，一般石英陶瓷的最高燒成溫度不超過(guò)1250℃，為避免析晶，900℃以上的高溫階段應(yīng)快燒快冷�？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，石英陶瓷在高溫階段停留時(shí)間越長(zhǎng)，就越容易石英化。事實(shí)上允許加熱和燒結(jié)的最高溫度范圍是明顯的，加熱的時(shí)間明顯小于最高溫度的保溫時(shí)間，材料的熱處理制度足以抵抗熱沖擊，所以說(shuō)，中間加熱溫度的加熱制度不再是必然，冷卻速度是整個(gè)過(guò)程最重要的。

參考來(lái)源：

[1]荊富等.石英陶瓷的研究及應(yīng)用進(jìn)展

[2]吳兵.石英陶瓷的應(yīng)用

[3]劉恒波等.石英陶瓷材料的研究進(jìn)展

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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