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高纯氧化镁粉体材料是重要的耐高温材料,其制备的氧化镁陶瓷广泛应用于透光材料领域。透明氧化镁陶瓷是一种光学各向同性体,具有较好的耐碱金属蒸气腐蚀性、高熔点、高导热性、较小的理论密度、高绝缘及高红外透过性等优点。高品质的耐火透明氧化镁陶瓷是一种很有前景的材料,其性能优于氧化铝陶瓷,在可见光及红外透光材料领域具有广泛的应用。
图1 高纯MgO粉体(左)、透明MgO陶瓷
一、高纯MgO粉体制备方法
高纯氧化镁粉体是指MgO质量分数大于99%(国内一般指MgO质量分数大于98%),体积密度大于3.40g/cm3的烧结氧化镁。高纯MgO的制备均以含镁化合物为原料,部分制成轻烧氧化镁后再经过电熔或重烧制得高纯氧化镁,部分直接煅烧或热解制得高纯氧化镁。目前主要制备方法有直接煅烧法、卤水沉淀法、卤水直接热解法、电熔法。
二、不同高纯氧化镁粉体形貌及控制工艺
01立方块状氧化镁粉体
立方块状高纯氧化镁粉体是通过电熔法制备,粒径分布均匀,可用于制备透明氧化镁陶瓷以及电子材料填料等。此外,电熔法还可用来制备单结晶MgO,纯度超过99.9%,被广泛用作新材料薄膜衬底,例如高温超导膜、MRAM的铁电膜等。
03制备熔融陶瓷颗粒
高纯氧化镁与氧化铝一起制备熔融陶瓷颗粒,可广泛应用于磨具领域。与稀土氧化物一起作为烧结助剂,制备氮化硅陶瓷,可高效、经济地制造各种复杂形状的产品,如切削刀具、密封环、轴承、喷嘴及各种耐高温、耐磨损、耐腐蚀制品等。
04制备氧化镁陶瓷型芯
制成的氧化镁陶瓷型芯使用温度不低于1600℃,高温条件下不与浇注金属反应,铸件表面光滑,弥补了使用硅基型芯浇铸此类材料时,铸件内孔会产生大量气孔和粘砂等缺陷;溶失性优良,能很好的溶解于弱酸中,脱芯时间短,脱芯设备简单,脱芯工艺无污染、安全可靠,降低了精密铸造成本;浇注空心薄壁铸件不发生热裂;型芯尺寸精度高;有足够的强度,在造型、搬运和装炉时不变形、不破碎。
05制备高韧性陶瓷材料
以高纯氧化镁和氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良,抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷。该陶瓷材料可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。