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先进陶瓷的分类、制备工艺、关键原料都有哪些?

先进陶瓷的分类、制备工艺、关键原料都有哪些?

  • 分类:行业动态
  • 作者:ZC-New Material
  • 来源:
  • 发布时间:2021-07-17
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【概要描述】

先进陶瓷的分类、制备工艺、关键原料都有哪些?

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  一、先进陶瓷陶瓷分类

  先进陶瓷行业,分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷,具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。功能陶瓷是具有电、磁、光、热、化学、生物等特性,且具有相互转换功能的一类陶瓷,先进陶瓷中 70%都是功能陶瓷。

  先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类及其应用

  资料来源:百度文库

      先进陶瓷市场规模大约 110亿美金左右,全球处于--地位的主要有日本、美国和欧盟国家。生产主要包括粉体制备、坯体成型、坯体烧结、精密加工四个环节,有很高的技术壁垒。

  二、全球先进陶瓷领先区域

  (1)日本

  ◆全球先进陶瓷材料生产基地;

  ◆功能陶瓷领域包含国际市场;

  ◆业内知名企业:京瓷、东芝、旭硝子、住友、村田东陶等;

  (2)美国

  ◆全球先进陶瓷材料生产基地;

  ◆国家航空和宇航局对结构陶瓷的大规模研究和开发

  ◆业内知名企业:格鲁曼、杜邦、赛睿丹等

  (3)欧盟

  ◆市场份额仅次于日本和美国;

  ◆德国、法国在结构陶瓷领域重点研发;

  (4)中国

  ◆市场份额稳步增长

  三、先进陶瓷制备工艺

  每个环节可选工艺有很多种,每种工艺也是各有优劣,最后组合的产品性能千差万别,因此要成熟掌握先进陶瓷的生产,需要对每个环节都有深刻的理解,这就需要长时间的探索,掌握每个环节的 Know-how。以粉体制备为例,包括气相法、液相法、固相法等,不同方法制备的粉体在活性、纯度和粒径等指标有不同的表现。而粉体的纯度和活性,会直接决定最终产品的性能,目前高纯、超细、高性能的陶瓷粉体制备主要掌握在日美企业。得到基础粉体后,还需要添加改性材料,主要是稀土类元素,用于性能改良,添加剂选择和掺入比例是关键。

  坯体成型环节,注射工艺和流延工艺是常用选择。插芯、套筒、基体等圆柱体外形元件一般采用注射工艺,基片、基座、隔膜板等片式元件采用流延工艺。然后是坯体烧结环节,烧结参数的控制是难点,对最终产品的良率和性能有重要影响。最后是精密加工,由于陶瓷硬度高,加工难度相对较大。由此可见,先进陶瓷的制造壁垒非常高,从粉体制备到成型、烧结、精密加工环节众多,添加剂配方、烧结温度控制等需要掌握的 Know-how 众多,成型、烧结等专用设备也很难购买。

  四、先进陶瓷关键原料

 

  1.氧化铝结构陶瓷

  氧化铝陶瓷是一种极有前途的高温结构材料。它的熔点很高,可作耐火材料,如陶瓷坩埚、高温炉陶瓷管套、陶瓷辊、陶瓷法兰盘等。利用氧化铝硬度大的优点,可以制造在实验室中使用的刚玉磨球机,用来研磨比它硬度小的材料。用高纯度的原料,使用先进工艺,还可以使氧化铝陶瓷变得透明,可制作高压钠灯的灯管。

  2.氧化锆结构陶瓷

  在结构陶瓷方面,由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性,优异的隔热性能,热膨胀系数接近于钢等优点,因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有陶瓷中心棒、陶瓷针规针塞、陶瓷喷嘴吸嘴、陶瓷阀、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、服装纽扣、表壳及表带、手链及吊坠、滚珠轴承、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨精密陶瓷零件等。

  3.碳化硅结构陶瓷

  碳化硅材料可以在高达1400度的高温环境中,依然保持高的机械强度,碳化硅还具有很好耐磨性,常用来做机械密封件、导轮、轴承泵轴等。

  4. 氮化硅结构陶瓷

  氮化硅陶瓷也是一种重要的结构材料,它是一种超硬物质,密度小、本身具有润滑性,并且耐磨损,除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应,抗腐蚀能力强;高温时也能抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1000以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂。正是氮化硅具有如此良好的特性,人们常常用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

  5.其他

  硼化物陶瓷,主要有氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷等

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