中国粉体网讯  石英陶瓷是一种新型、高纯、耐高温的石英材料，以熔融石英或石英玻璃为原料，经过粉碎、成型、烧结等工艺制成的烧结体，它既保留了石英玻璃的诸多优点，又可采用陶瓷的一些生产工艺。石英陶瓷具有热稳定性好、热膨胀系数小、介电常数低、耐酸碱腐蚀性好、电绝缘性好、成本低等一系列优异性质。因此自问世以来，石英陶瓷在世界范围内得到广泛的应用，其应用领域也涉及到冶金、电工、玻璃、航空、耐腐蚀件、光伏等行业，是一种很有前途的新型材料。

同时，石英陶瓷的质量受很多因素的影响，如制备工艺、添加剂的种类等，今天我们就来了解一下影响石英陶瓷质量的诸多因素。

添加剂对石英陶瓷的影响

在石英陶瓷中，添加剂也可以认为是起辅助作用的助剂。石英陶瓷的机械强度与致密烧结程度成比例，加入添加剂形成玻璃添加物后可以得到致密的烧结体，机械强度普遍高于无添加物的石英陶瓷，在一定的添加物加入范围，机械强度随加入量的增加而提高。

1、高熔点氧化物添加剂

周玉等研究了Al₂O₃、Al₂O₃+La₂O₃添加剂对石英玻璃粉末析晶特性的影响，单独添加La₂O₃表现出一定的促进石英玻璃粉末析晶，添加1%～5%含量的Al₂O₃、Al₂O₃+La₂O₃均表现出一定的抑制析晶的作用，主要作用机理为通过溶入石英玻璃粉体表面层，增加表面层的网络强度、杂化网络结构或提高体系的粘度。但在不同温度下，它们抑制析晶的能力会有所起伏。

郝洪顺等将0.5%Cr₂O₃加入到石英中，研究了水分含量、粒径分布、粘合剂的加入量及烧成温度对制品的成型性能、体积密度、弯曲强度和显气孔率等性能的影响。结果表明：最高烧成温度为1250℃时，能成功制备出性能优异的熔融石英陶瓷天线罩，但是方石英析晶量较多。

2、低熔点氧化物添加剂

杨德安等以熔融石英为原料，研究了H₃BO₃和P₂O₅添加剂对石英陶瓷的烧结和析晶的影响。结果表明：在模压成型工艺下加一定量的H₃BO₃或P₂O₅有助于试样的烧结，且添加剂在一定温度范围内可抑制石英玻璃的析晶。王金波从显微结构方面研究了硼酸对熔融石英烧结及其晶化的影响。结果表明：少量(1%～3%)硼酸促进熔融石英陶瓷的致密化，但将硼酸加入到熔融石英陶瓷中，明显促进析晶，方石英含量随加入量从0.5%到1.5%逐渐增多。

3、非氧化物添加剂

刘恒波等通过石英陶瓷中添加不同分量的BN，采用普通干压成型，经预烧，烧结制备出SiO₂/BN复相陶瓷，其力学性能有了较大提高；相对SiO₂陶瓷其抗压强度提高了127%，抗折强度提高了200%。

成型方法的影响

目前，国内外生产石英陶瓷普遍采用的成型工艺是注浆成型，其次还有蜡注成型、半干法成型、离心浇注成型、浇灌成型、石墨模热压成型与捣打成型等。然而，上述的成型工艺普遍存在着一些缺点：如制品坯体结构不均匀、性能可靠性差、仅限于形状简单的制品、生产工艺复杂、工艺条件难控制、效率低、成本较高等，难以适应大批量工业化生产的需要，特别是一些用于特殊用途的石英陶瓷制品，因此，这些传统的成型工艺已经不能满足其特殊用途的性能需求。随着科学技术的发展，石英陶瓷的新成型工艺不断涌现并得到广泛应用。目前，应用较为成熟的新成型工艺主要有等静压成型、振动压力注浆成型和凝胶注模成型。

烧结技术的影响

烧结是石英陶瓷生产中很重要的一个环节，它对石英陶瓷的物理化学性能有很大的影响，目前，关于石英陶瓷的烧结技术主要有常压烧结、热压烧结和热等静压烧结等。

石英陶瓷烧结的关键问题是保持材料的非晶态，即防止与杜绝非晶态SiO₂在烧结时向方石英转化。因此，石英陶瓷制品烧成的原则为：保证制品烧成后有足够的强度；控制制品的析晶及变形。

不同尺寸及形状的制品应通过实验确定合理的烧成温度和保温时间，一般石英陶瓷的最高烧成温度不超过1250℃，为避免析晶，900℃以上的高温阶段应快烧快冷。总结来说，石英陶瓷在高温阶段停留时间越长，就越容易石英化。事实上允许加热和烧结的最高温度范围是明显的，加热的时间明显小于最高温度的保温时间，材料的热处理制度足以抵抗热冲击，所以说，中间加热温度的加热制度不再是必然，冷却速度是整个过程最重要的。

参考来源：

[1]荆富等.石英陶瓷的研究及应用进展

[2]吴兵.石英陶瓷的应用

[3]刘恒波等.石英陶瓷材料的研究进展

（中国粉体网编辑整理/山川）

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