特种陶瓷种类怎么区分

特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。

特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。按照化学组成划分有：

氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。

氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

硅化物陶瓷：二硅化钼等。

氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。

硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。

氧化物陶瓷

氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。

氮化物陶瓷

氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

碳化物陶瓷

碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

硼化物陶瓷

硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

硅化物陶瓷

硅化物陶瓷：二硅化钼等。

氟化物陶瓷

氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。

硫化物陶瓷

硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等

单独的氟离子几乎很多东西都可以耐受的，玻璃、陶瓷都没有问题吧。

氟离子的腐蚀是非常复杂的，因为溶液中不可能只有氟离子，而是氟离子和其它物质搭配后才显出腐蚀性！而腐蚀性和腐蚀针对性和溶液的成份，温度，压力，液体的流速有关，例如，在无氧的任意浓度氢氟酸中，蒙乃尔合金在常压沸点下的耐腐蚀性很好，但它就不耐硝酸＋氢氟酸的混酸，此时就要选用高铬的镍铬合金或镍铬钼合金（例如哈氏合金G35），同时耐这两种环境的，只有一些镍铬钼合金（但在高温HF中腐蚀率也偏高）和贵金属金，铂，铱，铑，钌，铂铱合金！顺便说一句，像钛，锆，钽，铌等金属绝对禁止用于任何含氟环境！

特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类,在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。

特种陶瓷的分类

特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。按照化学组成划分有：

①氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。

②氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。

③碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。

④硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。

⑤硅化物陶瓷：硅化钼等。

⑥氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、氟化镧等。

硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。

除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。

人们为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。

随着科学技术的发展，人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展，产生更多更新的品种。

特种陶瓷的制作工艺

1、成形方法与结合剂的选择

特种陶瓷成形方法有很多种，生产中应根据制品的形状选择成形方法，而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下

所示：

特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量

成形方法 结合剂举例 <结合剂用量（质量％）

千压法 聚乙烯醇缩丁醛等 1~5

浇注法 丙烯基树脂类 1~3

挤压法 甲基纤维素等 5~15

注射法 聚丙烯等 10~25

等静压法 聚羧酸铵等 0~3

结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂（具有分散剂和润滑功能）等，为满足成形需要，通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂，要考虑以下因素：

l）结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力（yoc）或表面自由能（yos）比结合剂的表面张力（yoc）大时，才能很好地润湿。

2）好的结合剂易于被粉料充分润湿，且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时，在相互分子间发生引力作用，结合剂与粉料间发生红结合（一次结合），同时，在结合剂分子内，由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力（二次结合）。虽然水也能把杨料充分润湿，但水易挥发，分子量较小，内聚力小，不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序，用基表示可排列如下：

一CONH一＞－CONH2＞一COOH＞一OH＞－NO2＞－COOC2H5＞一COOCH5＞－CHO＞＝CO＞－CH3＞＝ CH2＞－CH2

3）结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿，希望分子量小，但内聚力弱。随着分子量增大，结合能力增强。但当分子量过大时，围内聚力过大而不易被润湿，且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动，此时要适当加入增塑剂，在其容易润湿的同时，使结合剂更加柔软，便于成形。

4）为保证产品质量，还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质，使产品产生有害的缺陷。

在原料配制中，用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合，达到分散，尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量，粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响，吸附在原料粒子表面上，通过立体稳 定化效果，起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中，结合剂给原料以可塑性，具有保水功能，提高成形体强度和施工作业性。一般来说，结合剂由于妨碍陶瓷的烧结，应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此，要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料，才能确保产品质量。

2、陶瓷注射成形和成形用结合剂

氮化硅由于具有高强度、高耐磨性、低密度（轻量化）、耐热化、耐腐蚀性等优良性能，所以适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷（裂纹、气孔、异物等）和表面缺陷。

满足这些质量要求的成形技术之一，有陶瓷注射成形法（高压）。其工艺流程如下：

成形工艺中，不能产生由成形材料的流动性、金属模型温度等引起的沟线和由成形条件引起的穴孔等缺陷；在脱脂工艺中，不使其产生由有机材料组成和热分解速度引起的脱脂裂纹。有机材料的选定也得满足这些质量要求。

一般来说，陶瓷注射成形使用的有机材料由结合剂、助剂、可塑剂构成，结合剂可使用聚丙烯（PP）、无规则聚丙烯（APP）、聚乙烯（PE）、乙烯一醋酸乙烯共聚体（EVA）、聚苯乙烯（PS）、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性；EVA与其他树脂的相溶性好，流动性、成形性也好；APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征；PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时，则脱脂性有降低的倾向，助剂的石蜡多者，脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉，就会影响陶瓷的烧结，因此，需要考虑热分解特性，加以选择。

陶瓷注射成形使用的有机材料应选择使得成形材料的流动性和成形体的脱脂性两个特性达到最佳化。

3、陶瓷挤压成形和成形用结合剂

堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性，所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向，产生出蜂窝状结构体的低热膨胀，可用挤压成形法来制造。

根据堇青石分子组成（2MgO·2Al2O3·5SiO2），原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供给孔进入口盖内，经过细分后，向薄壁扩展，再结合，由此求得延伸性和结合性好的质量。另外，作为挤压成形后的蜂窝状体，为了保持形状，坯土的屈服值高者好，也就是说，选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能达到最佳化。

原料粉末、结合剂、助剂（润滑剂、界面活性剂等）及水经机械混练后，用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说，挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液，便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素（CMC）、聚氧乙烯（PEO）、聚乙烯醇（PVA）、羟乙基纤维素（HEC）等。MC能很好溶于水中，当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中，分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的磨擦，界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。

缺乏可塑性，具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑，表面缺陷增加。因此，对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法，有施加扭曲、压缩、拉伸等应力，求出应力与变形之间的关系，用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时，可得出结合剂配合量增加到一定程度时，自守性和流动性均会增加的结果。也就是说，结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。

有机材料是特种陶瓷的主要结合剂，合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在生产中，应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择。

由此产生的后果是众所周知的，包括SO2、N0X、CO、粉尘、碳黑微粒等在内对大气污染，造成下酸雨，植物不结果等等；包括固体悬浮物、负离子、若干有害重金属在内的对水的污染；废渣、废磨料、废模具等造成的污染；气动机械、加工机械运转产生噪音的污染。其中最要害的是对大气的污染。

1.氧化钙陶瓷(calcia ceramics)

氧化钙陶瓷(calcia ceramics)是指以氧化钙为主要成分的陶瓷。

性质：氧化钙具有NaCl型晶体结构，密度为3.08~3.40g/cm，熔点为2570℃，具有热力学稳定性，能在高温（2000℃）下使用，与高活性金属熔体的反应小，受氧或杂质元素的污染少。制品具有良好的抗熔融金属侵蚀性和抗熔融磷酸钙侵蚀的作用。可用干压法成型，也可注浆成型。

应用：

1）它抗金属侵蚀性优良，是冶炼有色金属，如高纯度铂、铀的重要容器；

2）经二氧化钛稳定化的氧化钙砖，可用作熔融磷酸盐矿的回转窑内衬材料；

3）从热力学的稳定性来看，CaO 超过SiO2、MgO、Al2O3和ZrO2等，在氧化物中最高。这种性质表明，它可作为熔融金属、合金用的坩埚；

4）在金属熔化过程中，可使用CaO质取样器和保护管，多用在高钛合金等活性金属熔体的质量管理或温度控制中；

5）CaO陶瓷在冶金方面的用途除上述之外，也适用于电弧熔化用的保温套或平衡实验角的容器等。

氧化钙有两个缺点：

①容易与空气中的水份或碳酸气发生反应；

②与氧化铁等氧化物在高温下能发生熔融反应。这种熔渣化作用，是陶瓷易腐蚀和强度低的原因，这些缺点也使得氧化钙陶瓷难以广泛应用。CaO作为陶瓷还处在初级阶段，它具有两面性，有时稳定，有时不稳定。今后可以通过原料、成形、烧成等技术的进步，更好地筹划其用途，使其真正加入陶瓷行列。

2.锆英石陶瓷(zircon ceramics)

锆英石陶瓷(zircon ceramics)是指以锆英石(ZrSiO4)为主要成分的陶瓷。

性质：锆英石(ZrSiO4)陶瓷具有良好的抗热震性、耐酸性、化学稳定性，但耐碱性不佳。锆英石陶瓷的热膨胀系数和导热系数较低，其抗弯强度可保持在1200~1400℃而不下降，但其力学性能较差，生产工艺与一般特种陶瓷相似。

应用：

1）锆英石作为酸性耐火材料，已在生产玻璃球及玻璃纤维的低碱铝硼硅酸盐玻璃窑炉上得到了广泛应用，锆英石陶瓷具有高的介电性能及机械性能，还可以用作电绝缘体及火花塞等；

2）主要用于制作高强度高温电瓷、瓷舟、坩埚、高温窑炉用的承烧板、熔制玻璃炉的炉衬、红外辐射陶瓷等；

3）可以制成薄壁制品—坩埚、热电偶套管、喷咀，厚壁制品—研钵等；

4）研究表明，锆英石具有化学稳定性、机械稳定性、热稳定性和辐射稳定性，对U、Pu、Am、Np、Nd、Pa等锕系元素具有较好的包容能力，是固化钢系高放射性废物(HLW )理想的介质材料；

有关锆英石陶瓷的生产工艺与其力学性能之间关系的研究尚未见报道，在一定程度上妨碍了对其性能进一步深入的研究，使锆英石陶瓷的应用受到了一定的限制。

3.氧化锂陶瓷(lithia ceramics)

氧化锂陶瓷(lithia ceramics)是指主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2的陶瓷制品。自然界中含Li2O的主要矿物原料有锂辉石、透锂长石、锂磷铝石、锂云母和锂霞石。

性质：氧化锂陶瓷制品的主晶相为锂霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)和锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，其特点是热膨胀系数低(100~1000℃范围内为-0.03×10/℃~ 4.08×10/℃)，抗热震性良好。Li2O是一种网络外体氧化物，有加强玻璃网络的作用，可有效提高玻璃的化学稳定性。

应用：可用于制作电炉(特别是感应电炉)的衬砖、热电偶保护管、恒温零件、实验室器皿、烹饪用具等。Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系材料是典型的低膨胀陶瓷，可用作抗热震材料，Li2O还可以作陶瓷结合剂，在玻璃工业中也具有潜在的使用价值。

4.氧化铈陶瓷(ceria ceramics)

氧化铈陶瓷(ceria ceramics)是指以氧化铈为主要成分的陶瓷。

性能：该制品的比重为7.73，熔点为2600℃，它在还原气氛下会变成Ce2O3，熔点由2600℃降到1690℃。700℃时的电阻率为2×10欧姆·厘米，1200℃时为20欧姆·厘米。我国工业化生产氧化铈常用的工艺技术有如下几种：

1）化学氧化法，包括空气氧化法和高锰酸钾氧化法；

2）焙烧氧化法；

3）萃取分离法。

应用：

1）可作为加热元件、熔炼金属及半导体的坩埚、热电偶套管等；

2）可作为氮化硅陶瓷的烧结助剂，还可对钛酸铝复相陶瓷进行改性，并且CeO2是一种较为理想的增韧稳定剂；

3）加入99.99% CeO2的稀土三基色荧光粉是制作节能灯的发光材料，其光效高，显色好，寿命长；

4）用质量分数大于99%的CeO2制成的高铈抛光粉硬度高，粒度小而均匀，晶体具有棱角，适合于玻璃的高速抛光；

5）用98%的CeO2作为玻璃脱色剂和澄清剂，可提高玻璃的质量和性能，使玻璃更为实用；

6）氧化铈陶瓷，其热稳定性差，对气氛敏感性也强，因而在一定程度上限制了它的使用。

5.氧化钍陶瓷(thoria ceramics)

氧化钍陶瓷(thoria ceramics)是指ThO2为主要成分的陶瓷。

性质：纯氧化钍为立方晶系，萤石型结构，氧化钍陶瓷制品热膨胀系数较大，25~1000℃时为9.2×10/℃；导热率较小，100℃时为0.105 J/(cm·s·℃)，热稳定性较差，但熔融温度高，高温导电性能好，有放射性。成型方法可采用注浆成型（加10%聚乙烯醇水溶液作悬浮剂）或压制成型（加20%四氯化钍作黏结剂）。

应用：主要用作熔炼锇、纯铑和精炼镭的坩埚，也可作为加热元件，用于探照灯光源，白炽灯纱罩，或作为核燃料，还可用作电子管阴极、电弧熔融用电极等。