９５氧化鋁瓷用高溫釉的研究
2006-01-01 00:00:00謝根生
佛山陶瓷 2006年2期
摘 要 本文針對95氧化鋁瓷的性能要求，用正交實驗法優選出了瓷釉配方，在1530℃研制出性能穩定、釉面光滑、光澤好、坯釉適應性好、介電性能良好的瓷釉配方。
關鍵詞 95瓷，高鋁瓷，高溫釉
1前言
95氧化鋁瓷具有強度高、耐磨損、耐腐蝕、電絕緣性能好等特點，已廣泛用于真空器件、裝置瓷、厚膜和薄膜電路基板等。氧化鋁瓷通常是不施釉的，但在電力工業中，為了保護坯體的機電性能，通常需在95氧化鋁瓷表面施釉。因此，如何配制與坯體結合良好又具有優良性能的瓷釉，是非常值得探討的問題。
2實驗
2.1 實驗原料及配方
2.1.1 坯 料
經過多次正交實驗，選用的坯料配方如表1所示。其原料化學組成見表2，坯體化學組成見表3。被選用的這種配方1630℃燒成后做成樣品。坯體燒成溫度控制曲線如下圖所示：
2.1.2 釉 料
釉用原料主要有長石、蘇州土、燒滑石、石英。其原料化學組成如表4所示。
經正交試驗，最后得出與坯體適應性較好的釉料配方，如表5所示，化學成分見表6。
2.2 釉料制備方法
配料球磨:料:球:水=1:2:0.5
出磨細度:萬孔篩余 0.05%～0.1%
施釉方法：將瓷坯干燥，采用噴釉工藝，施釉厚度為0.3～0.4mm。
釉燒溫度：分別在1450℃、1470℃、1490℃、1510℃、1530℃和1550℃燒成，保溫2h。
燒成溫度控制曲線：室溫～1000℃ 100℃/h
1000℃～1400℃ 50℃/h
1400℃～燒成溫度 30℃/h
2.3 釉料性能
該釉料始熔溫度為1360℃、成熟溫度為1425℃，熔融溫度范圍為1360～1425℃。
釉面質量：光澤度92%；白度77%；熱穩定性200～20℃熱交換8次不裂；釉面硬度(莫氏)8.2；介電常數（1MHZF）9.63；比體積電阻（<300℃）4.5×107Ω。
3結果與討論
3.1 釉料配方的選擇
我們在設計95氧化鋁瓷的釉料配方時堅持以下原則：
（1） 坯釉的熔融性能相適應。要求瓷釉的始熔溫度應較高、成熟溫度范圍要寬，以保證坯體內殘余氣體的順利排出，避免釉泡、針孔等缺陷的產生；
（2） 在設計釉料配方時使釉的熱膨脹系數略小于坯體的熱膨脹系數。這樣使瓷釉層處于較小的壓應力下，以避免釉層龜裂；
（3） 在配方設計實驗中，我們對坯、釉的化學性質進行了設計，使坯、釉兩者之間既保持一定的差別，又不會過大，以便形成適度的中間層，起到調節、促進坯、釉結合的作用；
（4） 重視釉的彈性和抗張強度。坯、釉結合狀況和釉的彈性及抗張強度有一定關系，在實驗中我們要求釉的彈性和抗張強度比坯的高一些，以利于坯、釉結合；
（5） 合理選擇釉料配方，以使瓷釉具有較高的光澤度和透明度，要求瓷釉在使用過程中有適度的粘度和表面張力。
3.2 釉料配方的影響
根據已有資料，高溫瓷釉一般為長石系或鈣系配方。鈣釉雖然適應性強、彈性好、透明性高，與高鋁質坯料結合好，但鈣釉的熔融溫度較窄，不易控制，還原氣氛燒成時還易引起煙熏，產生氣泡，白度較差。因此，本實驗選用長石-滑石釉，這種釉的熔融溫度范圍較寬，對氣氛不敏感，不易產生氣泡，且具有很高的白度。
實驗結果表明：提高釉料中氧化硅和氧化鋁的含量，可以提高或降低釉的燒成溫度，但必須使Al2O3/SiO2=1:6～1:10（摩爾比）之間。通過多次實驗發現：固定Al2O3含量，SiO2含量過多時，釉的高溫流動性差，影響釉面平整性。固定SiO2含量，則Al2O3含量過多時，釉面容易出現光澤暗淡或無光現象。Al2O3+SiO2含量低時會降低釉面硬度，使釉面的耐磨性及機械強度差。因此，要使坯釉結合牢固，要求Al2O3+SiO2含量較高，使熔劑與SiO2摩爾比控制在1:6～1:10之間。這樣才能獲得表面光滑、光澤度高、介電性能較好的釉面。
3.3 原料細度及原料處理的影響
釉漿的細度直接關系到釉漿性能和燒后的釉面質量。球磨時間越長，顆粒越小，釉漿的懸浮穩定性越好，釉料之間的相互反應也越充分。此外，細顆粒能降低熔融溫度、縮短熔融時間，且釉成熟后粘度降低，增加了流動性， 因而大大改善了釉面性能。但也不是球磨時間越長越好。在實驗中發現：釉料過細時，漿液粘度顯著增加，釉漿流動性降低，上釉時高鋁瓷易出現釉絡、縮釉等現象。
在釉料配方中，滑石要預先煅燒，這是為了破壞其鱗片狀結構，排除結構水。石英經過酸洗后使用比不酸洗直接使用時所獲得的釉面質量要好，這主要是由于酸洗可以除去一些鐵質及堿性雜質。
3.4 燒成溫度對釉面質量的影響
由表7可知：適當提高釉燒溫度，可以使釉融化得更充分。經1530℃燒成的試樣，釉面光滑、光澤度高，與坯體結合良好。
4結論
利用長石、石英、蘇州土、燒滑石制備的95氧化鋁瓷釉始熔溫度高、熔融溫度范圍寬、白度、光澤度較高、坯釉中間層結合力強。只要嚴格控制生產工藝，能夠獲得在1 530℃左右燒成的釉面質量良好的95氧化鋁瓷釉。
參考文獻
1 邱衛星，倪 竣.75瓷一次燒成高溫釉的研制[J].陶瓷工程，1998.6
2 袁青華，鐘清蓮.95高鋁瓷用高溫乳白釉的研制[J].中國陶瓷，2002.12
3 韓樂靜，金 艷，周玉所.高鋁瓷用高溫瓷釉[J].山東陶瓷，1998.9
