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        新聞中心

        氫氧化鋁溶膠對氧化鋁的燒結作用

        [2018/1/11]

           研究發現納米氫氧化鋁溶膠能有效促進純氧化鋁的燒結,作為降低純氧化鋁膜燒結溫度的添加劑,將其加入漿料中,能有效降低純氧化鋁膜的燒結溫度,并改善膜孔性能,而且這種納米氫氧化鋁溶膠在高溫下也最終相變為與原料粉相同的α—氧化率,不改變氧化鋁膜的純度和化學組成。

          下圖1是未添加納米氫氧化鋁溶膠的氧化鋁漿料成型后的氧化鋁膜生坯及其在 1450攝氏度、1580攝氏度焙燒后形成的氧化鋁膜的掃描電鏡圖。

        圖1 氧化鋁膜的SEM

          從這種生坯的 SEM 可以發現,氧化鋁顆粒與顆粒之間只有點接觸,接觸面小,隨著燒結溫度的提高,在表面能減小的推動力作用下,物質通過不同的擴散途徑向顆粒間的頸部和氣孔部位填充,使頸部逐漸長大,接觸面增大(如下圖2所示),并逐步減少氣孔所占的體積。

        圖2 燒結現象示意圖

          對氧化鋁膜的燒結而言,與普通陶瓷的燒結不同,燒成后的膜要求有一定的孔隙率,不能致密化。因此,合適的燒結溫度應該是使氧化鋁的顆粒與顆粒之間有足夠的接觸面,但不致密。當燒結溫度為1450攝氏度時,從圖1b可以看出,氧化鋁顆粒與顆粒之間的接觸面不夠充分,沒有明顯的頸部長大現象,這一溫度下燒成的氧化鋁膜強度差,需繼續提高燒結溫度。圖1c是1580攝氏度燒結的氧化鋁膜的SEM,可以看出顆粒與顆粒之間已有擴散形成了晶界。

          將納米氫氧化鋁溶膠加入氧化鋁漿料中,亦充分混合均勻后,氧化鋁顆粒表面吸附了納米氫氧化鋁膠體粒子(見圖3a),不再是氧化鋁顆粒與顆粒之間的簡單點接觸,而基納米氫氧化鋁顆粒與氧化鋁顆粒之間,納米氫氧化鋁晶粒與納米氫氧化鋁晶粒之間的接觸。

        圖3 添加納米氫氧化鋁的氧化鋁膜SEM

          由于納米氫氧化鋁是納米級的膠體粒子,表面能遠大于氧化鋁粉體的表面能,有比純氧化鋁粉燒結大得多的燒結推動力。

          圖3b是添加納米氫氧化鋁溶膠后的氧化鋁漿料形成的生坯在1350攝氏度焙燒后形成的氧化鋁膜的 SEM 圖。從圖3b可以清楚看出該膜在1350攝氏度顆粒與顆粒之間就己形成了晶界,與未添加納米氫氧化鋁溶膠的膜相比,燒結溫度降低200攝氏度之多。

          由表1可以看出,納米氫氧化鋁的添加,不但能使純氧化鋁膜的燒結溫度降低,還在探證膜強度的前提下,使氧化鋁膜的孔隙率增加,孔徑分布均勻,使氧化鋁膜的膜性能提高。

        表1 不同氧化鋁膜的孔性能對比

          注:①添加納米氫氧化鋁;②末添加納米氫氧化鋁

          納米氫氧化鋁的添加,最終井不會改變氧化鋁膜的純度,因為在1350攝氏度燒結時,納米氫氧化鋁也相變為穩定的α—氧化鋁,氧化鋁膜的純度不變,膜的最終化學組成不變。

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