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.:: 氧化铝陶瓷滑石瓷的性能和组成 ::.
来自:章丘隆鑫刚玉  发布于:2013-1-30
 

    滑石瓷是以矿物滑石(3MgO·4SiQ·RO)为主要原料,加入适当量的黏土和BaTi03等配料经混料磨细、成型和高温烧结等工艺制成。滑石瓷的主晶相为原顽辉石,即偏硅酸镁(化学式为M毋(]3),是一种电性能优良,价廉的高频结构陶瓷,常用于高频设备中作为绝缘零部件。

  3.2.1滑石瓷的性能和组成

  1.滑石瓷的性能

  滑石瓷的主晶相偏硅酸镁为斜方晶系,l 557℃时发生分解。滑石瓷的介电常数£为6~7,随频率升高有所减小,高频下随温度的变化很小,如图3 18所示;滑石瓷的tan d为3X10~20X10,如图3一19所示,当频率,<lMHz时,tan8值随频率升高也有所减小,用作高频装置瓷时充分显示了滑石瓷的优点;体积电阻率高为1014 0·cm,击穿电场强度为20~30 kV/mm,抗折强度为120~200 MPa,化学稳定性较好,耐酸、耐碱、耐腐蚀,但热稳定性较差。滑石瓷的绝缘强度高,介质损耗低,高频特性优良。用作高功率陶瓷电容器的低损耗滑石瓷的tant~已可达到(3.5~4)×10 4。

  2.滑石瓷的组成

  由于滑石瓷的配料以滑石和黏土为主,其基础组成可用图3—20示出的MgO-A12 orSiOz i元系相图来表征。图中标出了脱水滑石和脱水高岭石的组成点。由90%滑石和10%黏土组成的滑石瓷的理论组成点为图中示出的M点。图中的MS为MgO·siq(偏硅酸镁)的缩写,Mzs为2MgO·siq(镁橄榄石)的缩写,MA为MgO·A1203(尖晶石)的缩写,MeA!sj为2Mg02·2Ale()3·5Siq(堇青石)的缩写,凡是为3AleOa·2SiOz(莫来石)的缩写,M。A;&为4Mg02·5A1zOs-2Si(1)2(假蓝宝石)的缩写。

    一般滑石瓷的基础组成多处于Mg()-AIz()3一Si02三元系的MS和Si02的相界曲线附近,低损耗滑石瓷的基础组成多处于MS-M:s相界曲线附近,如图3—20所示,图中数字的单位为℃。对滑石瓷(图3—20中点线所包围的区域)的研究表明,图3—21中以E、F点代表的低损耗滑石瓷(基础组成瓷料)的tana虽然比以A、B点代表的一般滑石瓷(基础组成瓷料)的tan 8要小,但其实际数值仍较大,各点瓷料的体积电阻率也不够理想(350*(2下的体积电阻率波动于10。~1012 n·cm之间)。

    图3 2l示出的滑石瓷和低损耗滑石瓷的基础瓷料组成中常配人一些其他改性加入物,往往日』达到使滑石瓷的性能和稳定性改善的作用。以下为滑石瓷配料中常引入的加人物及其作用。如滑石瓷配料中加入6%~10%的BaCOa,可明显地达到降低滑石瓷的tan d和提高其体积电阻率。生产滑石瓷和低损耗滑石瓷的配方中,多含有BaC03。但配人的BaCq量过多时,虽然可降低瓷料的漏导损耗,但可能因玻璃帽结构的松弛会使瓷料的松弛损耗增大。所以,必须注意配入的BaC03量既应有效地降低滑石瓷的tan 8,也应避免使滑右瓷的烧结范围变窄。碱金属氧化物通常会降低滑石瓷的介电性能,同时又可降低瓷料烧成时液相出现的温度,使瓷料的烧结范围拉宽。因此,生产大型的滑石瓷件时,为了防止瓷体变形,提高烧成合格率,有时酣料中加入少量的长石。但长石的配人量应严格控制,防止由此导致滑石瓷的介电性能恶化而成为废品。某些企业生产低损耗滑石瓷时,配料中常加入少量ZnO,以适当拉宽瓷料的烧成范围。ZnO的加入还可抑制晶粒成长,有利于微晶结构的形成,这对避免滑石瓷的粉化或老化具有很重要的稳定作用。有的资料报道,滑石瓷的配料中加入少量A12q可防止滑石瓷的老化和改善或稳定滑石瓷的介电性能。但应沣意的是当以工业yA1z鸭引入时,由于这种y A120a一般为多孔聚集体结构,很难均匀分布在配料中,即难以起到A12q应起的有利作用。有的研究工作报道,以MgO-BaOrAl203 SiOs为主要成分的滑石瓷瓷料中,加入少量CaC()3代替部分BaC()a,可降低滑石瓷的烧成温度,并扩大烧成范围,改善滑石瓷的介电性能。但有的研究T作提出,CaCO~含量较高的滑石瓷瓷坯,烧成中晶粒发育快,易造成粗晶粒结构。国内的一些研究工作和生产实践经验表明,当原料中的CaC03含量(或CaO含量)较高时,往往导致滑石瓷稳定性降低,造成滑石瓷粉化。如滑石瓷配方中引入3%的方解石时,发现最初烧成的滑石瓷瓷体光洁致密,介质损耗很低,但老化性能不好,当将该滑石瓷水煮72 h后,瓷体的潮后损耗显著提高,这是很值得注意的问题。


 
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