高純遼寧氧化鎂粉體材料是重要的耐高溫材料,其制備的氧化鎂陶瓷廣泛應用于透光材料領域。透明氧化鎂陶瓷是一種光學各向同性體,具有較好的耐堿金屬蒸氣腐蝕性、高熔點、高導熱性、較小的理論密度、高絕緣及高紅外透過性等優(yōu)點。高品質(zhì)的耐火透明氧化鎂陶瓷是一種很有前景的材料,其性能優(yōu)于氧化鋁陶瓷,在可見光及紅外透光材料領域具有廣泛的應用。
一、高純MgO粉體制備方法
高純氧化鎂粉體是指MgO質(zhì)量分數(shù)大于99%(國內(nèi)一般指MgO質(zhì)量分數(shù)大于98%),體積密度大于3.40g/cm3的燒結(jié)氧化鎂。高純MgO的制備均以含鎂化合物為原料,部分制成輕燒氧化鎂后再經(jīng)過電熔或重燒制得高純氧化鎂,部分直接煅燒或熱解制得高純氧化鎂。目前主要制備方法有直接煅燒法、鹵水沉淀法、鹵水直接熱解法、電熔法。
二、不同高純氧化鎂粉體形貌及控制工藝
01 立方塊狀氧化鎂粉體
立方塊狀高純氧化鎂粉體是通過電熔法制備,粒徑分布均勻,可用于制備透明氧化鎂陶瓷以及電子材料填料等。此外,電熔法還可用來制備單結(jié)晶MgO,純度超過99.9%,被廣泛用作新材料薄膜襯底,例如高溫超導膜、MRAM的鐵電膜等。
02
球狀氧化鎂粉體
球形氧化鎂的導熱系數(shù)可達球形氧化鋁的1.5倍,大大增強了材料設計在熱管理上的靈活度,被稱為接棒球形氧化鋁的“下一代導熱填料”。粉體圈于2021年07月08日針對球形氧化鎂進行了報道,詳見《氧化鎂導熱填料大熱,Denka彰顯粉體球形化技術(shù)底蘊》。
03
片狀氧化鎂粉體
菱面片狀氧化鎂粉體制備是以低品位白云石為原料,采用鹵水沉淀法,通過二次酸浸、氨水沉淀法制備前驅(qū)體氫氧化鎂,經(jīng)煅燒得到菱面片層狀多空隙結(jié)構(gòu)的納米MgO晶體,該氧化鎂為結(jié)晶良好、立方晶系,厚度約10~20nm,更大面積可達1μm2左右的類似菊花狀的二維菱面片層狀空隙結(jié)構(gòu),廣泛應用于陶瓷材料、化妝品、油漆、橡膠填充劑、催化劑載體等領域,在軍事、量子器件、微電子學等領域亦有重要的應用前景和巨大的經(jīng)濟潛力。
二、氧化鎂陶瓷研究進展
目前關于透明氧化鎂陶瓷工藝的研究方向大多集中于熱壓燒結(jié)制度的確定。透明陶瓷的燒結(jié)方法有很多種,主要有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等。
三、氧化鎂陶瓷應用
01 透明氧化鎂陶瓷
透明氧化鎂陶瓷是一種呈透明狀的MgO陶瓷。屬立方晶系,熔點2800℃。它以高純MgO為原料,添加少量晶粒生長抑制劑,采用熱壓或常壓燒結(jié)工藝制成。
02
氧化鎂微波介質(zhì)陶瓷
高純氧化鎂具有較大的表面活性和高溫特性且純度高,因此陶瓷濾波器中一般用到氧化鎂來保證濾波器有較好的傳導性,機械強度和耐高溫性。微波介質(zhì)陶瓷作為一種新型電子材料,隨著5G正式投入商用,全國5G基站也將連片覆蓋,微波介質(zhì)陶瓷作為濾波器也在5G基站建設中被廣泛應用。高純氧化鎂通常會影響到濾波器的三個參數(shù):相對介電常數(shù)、品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率溫度系數(shù)。
03
制備熔融陶瓷顆粒
高純氧化鎂與氧化鋁一起制備熔融陶瓷顆粒,可廣泛應用于磨具領域。與稀土氧化物一起作為燒結(jié)助劑,制備氮化硅陶瓷,可高效、經(jīng)濟地制造各種復雜形狀的產(chǎn)品,如切削刀具、密封環(huán)、軸承、噴嘴及各種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕制品等。
04
制備氧化鎂陶瓷型芯
制成的氧化鎂陶瓷型芯使用溫度不低于1600℃,高溫條件下不與澆注金屬反應,鑄件表面光滑,彌補了使用硅基型芯澆鑄此類材料時,鑄件內(nèi)孔會產(chǎn)生大量氣孔和粘砂等缺陷;溶失性優(yōu)良,能很好的溶解于弱酸中,脫芯時間短,脫芯設備簡單,脫芯工藝無污染、安全可靠,降低了精密鑄造成本;澆注空心薄壁鑄件不發(fā)生熱裂;型芯尺寸精度高;有足夠的強度,在造型、搬運和裝爐時不變形、不破碎。
05
制備高韌性陶瓷材料
以高純氧化鎂和氧化釔或稀土金屬氧化物為復合穩(wěn)定劑燒成及熱處理制成的力學性能優(yōu)良,抗高溫老化的部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷。該陶瓷材料可廣泛用作高溫工程部件及耐火材料。