1. 镁质瓷的种类
镁质瓷是以含 MgO的铝酸盐和硅酸盐为主晶相的陶瓷。按瓷坯的主晶相来划分则有以下四类:滑石瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及堇青石瓷。它们都属于MgO-Al2O3-SiO2三元系统。
滑石瓷用于一般高频无线电设备中,如雷达、电视机常用它做绝缘零件,镁橄榄石瓷的介电损耗低,比体积电阻大,可作为高频绝缘瓷。堇青石的热膨胀系数很低,热稳定性好,用于要求体积不随温度变化耐热冲击的绝缘材料或电热材料。
2. 滑石瓷的制造工艺
(1) 滑石瓷的组成
一般滑石瓷的基本组成是处于 MgO-Al2O3-SiO2三元系统的偏硅酸镁(MgO·SiO2)和SiO2的相界曲线附近MgO·SiO2 和镁橄榄石(2MgO·SiO2) 相界曲线附近,滑石瓷的主要原料是滑石,为了改进生坯加工工艺性能及瓷件的质量,引入一些外加剂。
(2)滑石瓷的预烧
滑石的预烧工艺是生产的关键之一。预烧的温度及转变程度决定于矿化剂的种类和量。为了降低预烧温度,可以加入硼酸、碳酸钡或高岭土等矿化剂。
(3)滑石瓷的烧结
滑石瓷的烧结关键是扩大烧结范围和严格控制窑炉温度制度。因为滑石瓷生成液相的速度快,高温粘度小。因此通常烧结温度在1300~1350℃之间,烧结范围窄,要求控制温度在波化范围的下限,不要过烧,保温时间不宜过长,最好在1h以内,所选的窑炉应使窑炉温度均匀,易于控制。
滑石瓷制品
3.镁橄榄石瓷的概述
(1) 制造工艺特点
镁橄榄石瓷的主要工艺特点:坯料可塑性好,便于成型,烧结温度为1250~1350℃, 烧结温度范围宽约60℃以上。为了改善坯料的加工性能、降低烧结温度,配方中常加人粘土或加入双硼酸钡 、氧化锌、碳酸钡、碳酸钙等外加剂。它们的作用是:降低烧结温度,以氧化钡、氧化硼的能力最强,以下依次是氧化锌、碳酸钡及碳酸钙。
(2)性能
镁橄榄石瓷的主要特点是介电损耗低,而且随频率的变小而变小,在微波范围内也不增加。它的比体积电阻很高,并且在高温下仍然具有相当高的数值。当温度升高到很高的1000℃以上时,依然保持在104Ω·m以上,电性能比滑石瓷优良。镁橄榄石瓷的另一特点是其热膨胀系数与某些玻璃、合金(如 Ni-Fe合金)及金属钛的热膨胀系数相近似,因此,便于金属-陶瓷的封接,广泛用于制造电真空器件。但由于它的热膨胀系数高,热稳定性较差。
4. 镁尖晶石瓷
(1)镁尖晶石瓷的制造工艺
镁尖晶石瓷的主晶相为MgO·Al2O3 , 其理论组成点与最低共熔点非常接近,故烧成较困难。通常必须先经人工合成尖晶石熔块,然后以熔块为主要成分,再加少量的粘土及B2O3 、CaF2、SiO2等添加剂,即可降低烧成温度。镁尖晶石熔块的烧成温度为1450~1600℃, 尖晶石瓷的烧成温度为1360℃左右。
(2)镁尖晶石瓷的性能与用途
镁尖晶石瓷是一种介质损耗低于滑石瓷,而介电常数稍高,化学稳定性良好的介电陶瓷。
在电子工业中,它是低压高频电容器、感应线圈骨架及电子管插座等的良好材料。
5. 堇青石绝缘瓷
(1) 堇青石绝缘瓷制造工艺
在堇青石绝缘瓷的制造工艺中,其主要问题是烧结范围窄。当在1300~1400℃时,堇青石的生成速度很慢,达到1450℃时,堇青石就熔化分解为莫来石和玻璃体,由此可见它的烧结温度与分解温度只差几度,故难以烧结为致密体。在配方中采用MgCO3、BaCO3、PbSiO3、ZrSiO3、ZrO2、B2O3、锂辉石等作为添加剂能降低烧结温度,扩大烧结范围。
(2)堇青石绝缘瓷的性能与用途
堇青石绝缘瓷的主晶相为2MgO·2Al2O3·5SiO2.由于晶体结构中的离子排列不紧密,晶格内有较大的空腔,因而它的电性能较差,介质损耗高,不适合于高频场合。但是,堇青石绝缘瓷线膨胀系数在室温至700℃平均为(1~2) X10-6/℃, 热稳定性好。因此,它常用于对电气性能要求不高、但需要耐热冲击的地方,如加热器底板、热电偶绝缘材料。此外,它的耐酸性很差,不能用于有酸蚀的场所。