中國粉體網(wǎng)訊  氧化鎂是一種相當(dāng)常見的堿性氧化物,，是生產(chǎn)氫氧化鎂和金屬鎂的主要原料,。在陶瓷材料運(yùn)用中，由于氧化鎂的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃,，具有一些特殊優(yōu)異的性能,，因此在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域內(nèi)也相當(dāng)吃香，它可直接燒結(jié)成氧化鎂陶瓷,，也可作為添加劑使用,。

來源：天盛鎂業(yè)

氧化鎂粉體制備

氧化鎂的制備分為鹵水-氨水沉淀法、白云石碳化法,、鎂鹽熱分解和菱美礦熱分解法等,。制備方面，原材料源于礦物或海水,，從礦物或海水中提取MgO,，大多先制成氫氧化鎂或碳酸鎂，然后經(jīng)煅燒分解成MgO,，將這種MgO通過進(jìn)一步化學(xué)處理或熱處理可得到高純MgO,，如果要求具有高純度的MgO陶瓷，就不能采用加入添加劑的方法來促進(jìn)燒結(jié)和晶粒長大,，而是采用活化燒結(jié)的方法,，即將Mg(OH)₂在適當(dāng)溫度下煅燒，得到具有很多晶格缺陷的活性MgO，用以制造燒結(jié)氧化鎂陶瓷,。

氧化鎂陶瓷

（1）MgO透明陶瓷

MgO透明陶瓷透明性和紅外透光過性好,，它是一種光學(xué)各向同性體，具有較好的耐堿金屬蒸氣腐蝕性,、高熔點(diǎn),、高導(dǎo)熱性、較小的理論密度,、高絕緣及高紅外透過性等優(yōu)點(diǎn),。在可見光及紅外透光材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，性能優(yōu)于氧化鋁陶瓷,，是一種很有前景的材料,。

典型應(yīng)用：是制備宇航器及火箭導(dǎo)彈的紅外窗口和整流罩、高溫爐紅外窗口,、高溫紅外光學(xué)裝置,、光學(xué)濾光片和光學(xué)檢波器、高壓鈉燈發(fā)光管和紅外探測器罩的重要材料,。

（2）MgO泡沫陶瓷

泡沫陶瓷材料作為一種新型陶瓷功能材料,，它的發(fā)展從20世紀(jì)70年代就開始了。MgO泡沫陶瓷具有獨(dú)有的三維立體網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),，使其具有60%-90%的開孔率,，可高效的清除金屬液中的大塊雜物和大部分微小懸浮夾雜物，具有高耐火度,、高氣孔率,、低熱傳導(dǎo)率、制造成本低,、制備工藝簡單,，具備良好的機(jī)械性能。在國內(nèi)北京大學(xué)的李文霞等人以氧化鎂為骨料,，加入適量的ZrO₂制備出氧化鎂部分穩(wěn)定氧化鋯泡沫陶瓷過濾器,，其在鎳基合金單晶片生產(chǎn)中取得了很好的效果，填補(bǔ)了國內(nèi)的技術(shù)空白,。

典型應(yīng)用:

a,、過濾器。利用濾餅效應(yīng),、吸附效應(yīng)和整流效應(yīng),，來過濾鎂合金熔體中的雜質(zhì)，提高過濾效率,。

b,、節(jié)能隔熱材料,�,？勺龈G爐內(nèi)襯,，在航天航空行業(yè)中可隔熱保護(hù)航天器材。

c,、吸聲材料,。據(jù)研究，其降噪系數(shù)接近玻璃棉,，具有良好的應(yīng)用前景,。

d、催化劑載體材料,。良好的吸附能力,，可作為汽車尾氣凈化器載體廣泛應(yīng)用。

e,、食品及醫(yī)藥行業(yè),。用于醫(yī)藥行業(yè)中酶、疫苗,、核酸等生理活性物質(zhì)的濃縮,、分離、精制等,，為食品安全做保障,。

（3）MgO系微波介質(zhì)陶瓷

隨著移動通信，衛(wèi)星通信技術(shù)的更新迭代,，人們對于通信時(shí)頻段的要求越來越高,，使得低介高Q陶瓷成為研究熱點(diǎn)。一方面,，MgO陶瓷本身具有優(yōu)越的介電性能（εr=9.1,tanδ＜1.6×10^-6）,，是一種理想的5G通訊用微波介質(zhì)基板材料。

MgTiO₃系微波介質(zhì)陶瓷具有空間群R3的鈦鐵礦結(jié)構(gòu),，該材料因具有低tanδ,、高頻率熱穩(wěn)定性而被研究并應(yīng)用于陶瓷電容器和諧振器。此外,，MgTiO₃具有應(yīng)用于濾波器,、通信天線、雷達(dá),、直接廣播衛(wèi)星和微波頻率全球定位系統(tǒng)的潛力,。

MgAl₂O₄呈尖晶石型結(jié)構(gòu)，具有高硬度,、高熔點(diǎn),、高強(qiáng)度，且純MgAl₂O₄是透明的，可應(yīng)用于透明裝甲,、紅外窗,、雷達(dá)罩等領(lǐng)域。不僅如此,，MgAl₂O₄還有低εr的特點(diǎn),，也可用作微波介質(zhì)陶瓷。采用微波燒結(jié)制備的MgAl₂O₄系陶瓷綜合性能優(yōu)良,，可以滿足各個(gè)領(lǐng)域的使用要求,。

（4）MgO陶瓷芯型

氧化鎂高溫性能好，用氧化鎂基陶瓷型芯腳注不銹鋼鑄件時(shí),，即使?jié)沧�溫度高達(dá)1650℃,，芯型材料不會與合金發(fā)生反應(yīng)，鑄件內(nèi)部表面光潔度高,，并且其屬于弱堿性耐火材料,，能溶于磷酸和醋酸等有機(jī)酸溶液，易于芯性脫除,，其不產(chǎn)生熱裂缺陷,、目前對鎂基陶瓷芯型研究較少，具有很大的發(fā)展空間,。

圖片來源：航安型芯

氧化鎂作為添加劑的應(yīng)用

1,、作為氧化鋁的燒結(jié)劑

氧化鎂作為常見的燒結(jié)助劑，對氧化鋁陶瓷有以下影響：

a,、添加適量MgO可以降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度,，抑制晶粒長大，提高致密度,。

b,、添加MgO，Mg加快了晶界擴(kuò)散,，對晶粒有一定的細(xì)化作用,，致密度與力學(xué)性能較好。

c,、適量的MgO可以抑制晶界的快速移動,，使得氣孔排出比較完全，陶瓷更加致密,，透過率較高,。

氧化鋁陶瓷，圖片來源：浙江蔚藍(lán)航盾精密陶瓷科技有限公司

2,、作為高性能陶瓷散熱基板的燒結(jié)助劑

隨著高鐵,、航空航天及軍工領(lǐng)域的大功率電子器件朝著高溫,、高頻和高集成度等方向發(fā)展，高效散熱成為迫切需求,。大功率器件通過陶瓷覆銅板實(shí)現(xiàn)與外界的熱交換,。目前主流的陶瓷基板有Si₃N₄、AlN和Al₂O₃三種,，都需要采用MgO作為燒結(jié)助劑。尤其是對于綜合性能極佳的Si₃N₄陶瓷,，為避免Al₂O₃作為助劑產(chǎn)生的晶格缺陷增加聲子散射,，MgO成為制備高導(dǎo)熱Si₃N₄陶瓷的首選燒結(jié)助劑，其使用量約為3%,。

3,、作為ZTA耐磨陶瓷的燒結(jié)助劑

Al₂O₃和ZrO₂都具有耐高溫、耐磨損和較好的生物相容性等特性,。以ZrO₂增韌Al₂O₃制備ZTA納米復(fù)相陶瓷,，可揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮其集成優(yōu)勢,，在航空航天,、發(fā)動機(jī)耐磨部件及人工股骨球頭等方面具有重要應(yīng)用。MgO在ZTA陶瓷中的致密化及晶粒細(xì)化機(jī)制與其在Al₂O₃中類似,，其使用量約為2%,。

4、作為鐵電陶瓷添加劑

（1）添加到BaTiO₃基陶瓷中

采用均勻沉淀法將MgO均勻地包覆在BaTiO₃基陶瓷粉體表面,，能有效抑制晶粒長大,，從而獲得晶粒均勻的陶瓷，此細(xì)晶效應(yīng)是由于晶界區(qū)MgO的抑制作用,；MgO有助于形成“殼一芯”結(jié)構(gòu)晶粒,，降低并展寬BaTiO₃基陶瓷的ε峰，增加電阻率和擊穿電壓強(qiáng)度,。

（2）添加到鈦酸鍶鋇陶瓷中

鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷材料以它的高可調(diào)性和低介電損耗在作為相控陣中的移相器和微波頻率下的可調(diào)器件有非常好的應(yīng)用前景,。

由于目前的各種鐵電材料均存在某些方面的不足，通過各種手段提高其綜合性能,，成為鈦酸鍶鋇材料實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵問題,。

除了用稀土元素離子進(jìn)行A位摻雜取代， MgO,、MgTiO₃,、Mg₂SiO₄等化合物加入到BST陶瓷和薄膜中也可以降低其介電常數(shù)和介電損耗。

5,、摻雜在氧化鋅線性陶瓷

ZnO線性陶瓷電阻具有電阻率變化范圍大,，通流密度大,，非線性系數(shù)低，電阻溫度系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn),，廣泛應(yīng)用于電力-電子,、交通、通信及家用電器等方面,。傳統(tǒng)的ZnO復(fù)合陶瓷仍存在許多問題,，如結(jié)構(gòu)均勻性差、工業(yè)生產(chǎn)重復(fù)率低,、穩(wěn)定性差,、理論研究不充分等。

MgO的添加有助于改善ZnO陶瓷電阻的阻溫系數(shù),，適量的MgO可促進(jìn)燒結(jié),，提高陶瓷的致密度，但過量添加反而會使陶瓷致密度下降,。

參考來源：

周子儀：鎂質(zhì)泡沫陶瓷的制備

潘正武：原料顆粒及配和礦化劑對鎂基陶瓷型芯性能影響的研究

劉錦等：微波燒結(jié)微波介質(zhì)陶瓷的研究進(jìn)展

陳英春等人：高純鎂砂及氧化鎂陶瓷研究進(jìn)展

河北鎂熙生物：一文了解氧化鎂在陶瓷中的應(yīng)用

中國粉體網(wǎng)：少量MgO會給陶瓷帶來什么

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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