什么是“理想陶瓷导热粉体”?

2024-11-05
来源:

随着先进陶瓷产业的蓬勃发展,对原料粉体的要求也日益严苛。在普通陶瓷生产中广泛应用的矿物原料粉体,在先进陶瓷领域已鲜少使用,基本上被性能更优的化工原料粉体所取代。这些化工原料粉体因品质差异被细致分类,各自应用于不同档次的产品之中。


那么,具体而言,陶瓷粉体需满足哪些要求呢?普遍认为,至少涵盖以下几个方面:


一、化学成分。首先,配比需准确无误,这是对所有粉体的基本要求。不同的化学成分及其含量对陶瓷制品的性能有着决定性的影响。理论上,按化学计量配比最为理想。例如,钛酸锶陶瓷中,锶过量易导致烧结时重结晶,而钛过量则可能阻碍烧结过程。其次,纯度高也是关键,杂质的存在有时会严重影响制品性能。以氧化铝粉体为例,若含有钠离子,可能对氧化铝陶瓷的显微结构和性能(如电阻率)产生不利影响。当然,实际生产中会根据需求进行掺杂,但这是受控的添加,不属于杂质范畴。值得注意的是,除反应烧结外,化学成分一致指的是相同的化合物在烧结过程中不发生化学反应。


二、相组成。粉体应尽可能具备与陶瓷制品相同的物相,以避免烧结过程中的相变。尽管在某些情况下,相变有助于陶瓷的致密化,但大多数情况下,相变不利于烧结。例如,氧化铝陶瓷烧结时通常采用α-相(刚玉相)粉料,若使用θ-相或γ-相粉料,烧结过程中相变导致的体积收缩难以控制,易使制品变形。对于氧化锆陶瓷,烧结过程中的相变更会直接导致陶瓷开裂。


三、颗粒尺寸。一般而言,颗粒越细越有利于烧结。根据现有烧结理论,坯体致密度的速度与粉料大小成反比,颗粒越小,烧结越有利。然而,随着超细和纳米粉体的出现,人们发现这一规律需加上“无团聚体”的前提。团聚体是由粉料颗粒间因各种力(如静电力、范德华力等)形成的二次颗粒,其存在会导致差分烧结,影响制品质量。无团聚的粉料若过细,也存在其他问题,如易吸附杂质、堆积密度低导致成型困难等。因此,颗粒度需在一定范围内,并非越细越好。


四、均匀性。粉料的均匀性往往被忽视,但其重要性不亚于前几个方面。化学成分、颗粒大小等性能的优劣,很大程度上取决于均匀性。例如,钛酸钡粉料中钛和钡分布不均匀时,可能导致局部钡离子过量,形成吸潮性Ba2TiO4,引起瓷片膨胀开裂。粒度分布不均也会影响烧结速度和显微结构,进而影响陶瓷性能。因此,对粉体颗粒度的要求是细且分布窄,最好为球形颗粒,以保证良好的流动性。


综上所述,若粉体能同时满足精准配比、高纯度化学成分,相组成与陶瓷制品一致,颗粒细且分布均匀无团聚,以及良好的均匀性,则可被视为“理想陶瓷导热粉体”。然而,现阶段同时满足这些条件仍极为困难,但我们相信随着技术进步,未来部分陶瓷粉体有望达到这一“理想”状态。


内容参考来源:李卫科普


阅读29
分享