提高陶瓷用光性措施

陶瓷材料透光性能的提高透明陶瓷作为一种重要的无机非金属材料，具有熔点高，化学稳定性良好和机械强度高等优点，透明多晶氧化铝由于具有较好的热导率，机械性能和化学稳定性，更为重要的是在可见光和红外光区具有良好的透过率，因此被应用到高压钠灯，陶瓷金卤灯等照明产品中。在透明多晶氧化铝陶瓷属于多晶陶瓷材料，其显微结构中含的晶粒尺寸，品界数量以及第二相折射率等因素，都对透明多晶氧化铝陶瓷的透光性具有直接影响，以下从几个方面来讨论提高陶瓷的措施。一般，影响材料透光性的因素，主要受材料的吸收系数、反射系数及散射系数影响。其中吸收系数与材料的性质密切相关，金属材料因吸收系数太大而不透光，陶瓷，玻璃和大多数高分子介电材料，吸收系数在可见光范围内是比较低的，在影响力透光因素中不占主要地位，反射损失与折射率、表面粗糙度有关，无机材料及高分子材料，都是多晶多相体系，内含杂质、气孔、品界、微裂纹等缺陷，光通过这类材料时，会遇到一系列的阻碍，所以它们不像纯阶级品体、玻璃那样透光，大多数看上去不透明的，这主要的受散射因素影响。所以，散射系数是影响透光率的主要因素下面这些是主要影响材料散射系数的因素：宏观及显微缺陷晶粒排列方向，气孔引起的散射损失下面就提高无机材料透光性的措施作分析（以透明多晶氧化铝陶瓷为例）:

1、提高原材料的纯度为提高材料的透光性，材料纯度应尽可能高，可谓在材料中杂质形成的异相，其折射率与基体不同，等于在基体中形成分散的散射中心，杂质浓度以及与基体之间的相对折射率都会影响到散射系数的大小。在透明多晶氧化铝陶瓷中，原料粉体颗粒粒径分布直接影响陶瓷的晶相组成,品界数量以及气相含量。陶瓷材料显微结构的不同直接影响材料的性能，可见原料对透明氧化铝的光学性能具有根本的作用。粉体纯度对氧化铝陶瓷的光学性能的影响最大。如果原料中含有杂质，容易造成显微结构中产生第二相，其折射率与氧化铝品体的折射率具有比较大的差别，造成氧化铝品体或者晶界附近产生严重的散射，而氧化铝粉体粒径分布对陶瓷材料中品体粒径大小具有重要的影响因为粉体粒度直接影响粉体的活度，进一步影响材料烧结过程中对晶粒尺寸大小的控制粉体颗粒越小，粉体的活性越大，越容易烧结，可以有效地降低烧结温度，缩短烧成周期，反之，则烧结困难，气孔率较高，致密度低，透光性差。如果粉体颗粒分布不均匀，出现团聚或者少量粉体的颗粒粒径过大，容易在烧结过程中成为晶体的聚合中心，容易形成异常尺寸晶粒。在高温烧结过程中，个别晶粒生长过快，容易形成晶体的不均匀分布，甚至出现品粒包裹气孔，影响材料的机械性能和光学性能。如图2、掺加外加剂

这里掺另外加剂的目的是降低材料的气孔率，特别是降低材料烧成时的闭孔，气孔对材料透光性的影响程度远大于杂质等其它因素，成瓷或烧结后品粒长大，把坯体中的气孔赶到晶界，成为存在于晶界玻璃相中的气孔和相界上的孔洞，这些气孔很难逸出。另外，烧结阶段在品粒内部还生成一个一个的圆形闭孔，与外界隔绝提很好，这些小气孔虽然对材料强度无多大影响，但是其光学性能特别是透光影响颇大。例如，在A12O3中加入少量MgO来抑制品粒长大，在新生成的晶粒表面形成一层黏度较低的MgO,A12O3尖品石，一方面，在烧结后期阻碍A12O3晶粒迅速长大，另一方面，双使气泡有充分时间逸出，从而使透明度增大。MgO虽然排除气孔的作用，但掺得过多也会引起透光经下降。如图。3、工艺措施陶瓷材料的烧成工艺是整个生产工艺中最为复杂，最为关键的工序，其烧成结果直接关系到材料的致密度，气孔率，机械强度以及化学稳定性。一般，采取热压法要比普通烧结法更便于排除气孔，因而是获得透明陶瓷较为有效的工艺，热等静压法效果更好。这种方法就是热压时采用较高的温度和较大的压力，使坯