人工合成云母的性能及应用.docx

q：镄人工合成云母的性能及应用T一王希真 (北京人工晶体研究所100018)纸、板制戚的耐高温绝缘件可在各类家用电器、工业电器及设备上广泛应用删摘要本文介绍了人工合成云母的性能及应用。台戚云母是由化工原料，经高沮熔融、狰却析再制成。它具有电绝缘性能好、抗酸碱腐蚀性好、使用温度高(可达1200)等优良性能。合成云母耪、 叔词台戚云母性能应用前言 区间大(一401200)，并具有赢臻下介质 在我国，人工台成云母主要指的是氟金损耗小，耐酸碱腐蚀以及真空中不放气等特 云母KM93(AIsi。O。)F：，它的研究与生征，这就使它比天然云母有着更广泛的应用， 产，现已进入到了一个新的阶段由于配方的 不但可以代替天然云母，而且还是一种具有准确性使人工合成云母的纯度要比天然云母特殊性能的新型绝缘材料。好得多，性能也很稳定。家电行业及其它电 子、电器工业的迅速发展，又促使了它的进一1性能步发展和应用。因此，充分了解它的基本性 11合成云母的结构分析 能，对其综合利用，扩大开发有着重要意义，合成云母的单位晶胞为2KMg，(Al 本文就合成云母的性能及其应用作一些介S|30。)F：，如图1。 绍，以便有利于合成云母这一新型绝缘材料 属层状硅酸盐晶体，通常14的si“被的发展。Al”取代，形成网状的氟金云母屡Mg。(AI-合成云母是由化工原料或矿物原料，按si30，。)F2，而层间通过K+联结方式堆叠起 云母结构组份KMg。(A1Si30。)R的比例，经来，形成解理良好的片状晶体。 高温熔融，结晶生长而成。由于用F取代了氟金云母(1M型)的晶胞参数为； (OH)一，在高温下不发生分解，其熔点为a=053129ram；b一09196mmI扣委鬻h毒簖卷1375士10。合成云母的性能在许多方面优c一10144mm；8=100074于天然云母，如质地纯、透明度好、使用温度物质的微观结构决定了它的宏观特征。一崩嘎1嚆oOt_F一Mg左图：(010)面投影圈；右圈：(001)面投影图(单层四面体) 图1氟金云母单位晶胞示意图154壤一缸盔二叠蓄潮12光学性能氟金云母为平行消光、正延长、二级阑干 涉色、二轴晶负光性，光折射率和双折射略低 于天然金云母，光轴角约106。白云母光轴角爱约3540。，金云母光轴角约o1F。100，、80誓s。j嚣40图4云母经冲击或挤压后所显示的解理方向200被长()列分布，其解理面方向都沿硅氧四面体键或 沿两组键相交的角分线方向分布。a内热法合成云母；b品种法合成云母；c天然白云母合成云母比天然云母稍硬一些，奠氏硬一图2云母光透过曲线(o2-l“m)度在334之间。测试硬度能间接地判断其耐热性和云母的种类和质量。如硬度小的软 金云母到300时，就急剧膨胀和失透，硬金 云母加热至600C，还未失去透明，而合成云 母在12000,以内，基本上不发生变化。 14电性能_Ik合成云母由于纯度高，测试的电性能较为稳定，如表l。随着温度的升高，体积电阻、a氟叠云母b天然白云母电气强度有所降低，但不像天然云母波动那图3云母红外光透过曲线(25259m)么大，在高温下仍然是一种优良的电绝缘材 料。光透过率：因台成云母杂质含量少，从紫云母的电气强度是重要的电性能之一，外到红外，其透过率比天然云母高(见图2、但是随着解理面的分剥变薄其强度增加随3)。厚度的增加而降低(见图5)。 对紫外光，天然云母基本不透过，合成云高温下，云母的体积电阻率如表3。母可透到近02,urn，另一个突出的特点是：15热性能 天然云母在275pm处有一个明显的吸收由于合成云母不含(OH)基，它的高温热 峰，而合成云母没有，可见合成氟金云母是一稳定性能比天然云母高得多(如图6)。 种从紫外到红外的良好透光材料。天然白云母从450就开始分解，膨胀 13解理面和硬度变厚，600以上，急剧分解失重，到800C合成云母和天然云母一样，沿001)有良 时，几乎完成分解；天然金云母从650开始 好的解理面，沿001面和110)面，也可分剥 分解，800C以上，失重严重。所以最高使用温 解理，但不完全。当垂直001)面，施加以冲击 度：自云母500，金云母800，而合成云母 力或挤压时，在云母晶体上出现了如图4所 为1200，氟金云母的熔点或析晶温度为 示的解理分剥方向。当沿着Mg”的点阵行 1375士10 oC，晶化热为322MJkg。155饕蠹爨影蔓裹1云母的主要性艟天然白云母天然金云母合戚氟盒云母。镶潮一性能项目单位KAI(AISi30lo)(0H)：KM93(AiSiaOlo)(OH)2KMga(AlSitOlo)Fz密度P103kgm1 2730 2329278285 体积电阻事nm101010n10610910H呻4 表面电阻事iou101210io101110u1瞻电气强度MVm10030080300185238；gF肇#介电常数(e)68575663损耗因散(tsnt) (1lO)104 10010一o(14)10一 熔点450c开始脱水700C开始脱水13755天然白云母nm3610z12X10o2，7lO，2 910蚓_崩表2高温下云母的体积电阻率PT；种类单位室韫300500600700800氟盒云母(内热)nm3 510” 2610IzI210n8710I-l10，35X10氟盘云母(晶种)nm3 910Is 5】10n1610II1610105610j3910j秽孳表3氟金云母的娃膏胀蕞教方向2；00 600 900 ll解理面a(10叫) 10O63296”垮上理面d(10_)热膨胀系数，通过对比涮试，其数值见表一川101，3。在作为密封窗口材料时，要选用与合成 云母膨胀系数相匹配的材料，如铂、钛及某些 不锈钢合盆等。16真空下的放气率天然云母在高温下要发生分解，释放出；点瑚诤jH：o或其它挥发性气体，真空中放气量大， 900时几乎是合成云母的上千倍，如图7合成云母在真空下放气量板徽，在高温 下仅有表面的微量吸附气体如：o：、N：或Ar 放出。由于没有H：O分子放出，这作为真空量度()绝缘材料是极有利的，能大大提高真空度及a合成云母b天然叠云母；c天然白云母真空器件的使用寿命。图6云母的失重曲线17耐腐蚀性 合成云母有着良好的化学稳定性，在常156。：；赫iii_。盈0糊帚蔷_萱温下，在各种浓度的酸碱溶液中，不发生化学 作用。在300时，才开始在浓H。SOt中缓慢 地被侵蚀。天然云母在高温高压的水或蒸汽的冲刷 下，云母中的氧化亚铁就会变成氧化铁 (Fe：0s)或氢氧化铁(Fe(OH)。)，在云母片上 有浅黄色斑点析出，使天然云母的透明度大1d嚣一vr描t畦r大降低，这一现象称为云母的水化反应，而合成云母纯度高，基本上不发生水化反应，在高0200400 600800 1000温高压水的冲刷下，基本上保持原来的清晰温度()度和透明度，是水压锅炉的最好的窗口材料。a台或云母Ib天然白云母；18其它性能c天然白云母(新一)Id天然白云母(印度)合成云母的密度，热导率，压缩强度和吸图7云母的失重曲线水率等其它性能见表4。表4云母的主要性能天然白云母天然金云母合成氯金云母性能单位KAl(Asi川O)(OH)：KM93(AISi O)(0H)KM93(AISi30lo)Fz密度P103kgm32 73o体积电阻率 nm101010al 106109101l10” 表面电龃率n10n101210to1 0111011101a 电气釜度MV，1n 100300 80290舟电常敦t68 5 663 介质损耗因鼓tanB (110)10“10一z10一a(14)10一 熔点450开始蜕水700C开始脱水13755最高使用温度500800 1000比热容JkgK857869857 836线廖联系数010-*K881090lO一12上10一K171nO 28015-25，热导率HWm-K364，375上057o51O 55光轴角(一)2口度3548814NfL 552一1572l 5乳一1562l、513一l、544折射卓N。158216111 5 651606】5391564N115881 6151565一】606l 5401566mobs23223334硬度10019050一132 138146拉伸强度MPa120一250100 200 150200压缩强度MPa450710205 2654005ZO哑水宰o 5 3 o014一o 23吸带率003157。lM，静、j；2合成云母的应用妆品脱脂粉中的填料，防冻晒膏中的掭加剂， 综合利用合成云母材料，不仅能解决一密封漆灰中的掺合剂，在消防器材中可作千 些生产及高技术领域需求的高温绝缘产品粉灭火器中的粉料悬浮剂，低氢焊条和不锈而且也能取得较好的经济效益。因此，综合开钢焊条中的辅料等。 发合成云母材料是一项有前途的工作。22合成云母纸合成云母及其制品已在电器、机械、化合成云母晶块破碎后，经水力分剩，藏为，工、冶金及航空航天领域得到了推广应用，但鳞片微晶浆液，可材成合成云母纸，比起天赣浏r还未形成规模化，这是今后的任务。下面介绍云母纸，有如下优点：可以承受更高的使用温一下它的一些系列产品。度，长期使用温度可在10001100。不添z1合成云母粉加任何粘结剂，依赖于云母片间的物理吸附将合成云母粉碎成微米(p m)级微晶鳞力结合在一起，可制成耐高温绝缘带为了发 片，然后按不同粒度进行分级，作为填料，可挥其耐高温特点，用无机粘结剂，粘结詹疰制在高档油漆、搪瓷、防腐、化工中广泛应用。云成不同厚度的合成云母板，能承受900j一茹，母晶片，无论粉碎到什么程度，均为鳞片状，1000C的高温，可冲压、剪切成各种异型绝辕具有良好的弹性、韧性、滑动性、比表面大、覆件，在电子、电机、化工、冶金、家用电器中广 盖率高、附着性强。它具有起好的耐高温、电泛应用。 绝缘、抗热冲击、膨胀系数小、抗酸碱腐蚀等23合成云母陶瓷性能。合成云母粉与玻璃科或其它无机材料用湿磨方法生产的云母粉，质量有了更按一定比例混合，经压坯、焙烧、成型、退火等 大的提高，达到一个新档次晶片解理良好， 工艺，制成合成云母陶瓷，成为一种复龠材透明完整，径厚比高。特别在高档化妆品防 料，兼具有云母、陶瓷、塑料三者的优点既可 伪印刷、防静电涂层、防紫外照射、耐高温绝像塑性材料一样，注塑成型，又具有合成云母缘中，因其优良的特征，受到了关注。的优良电气绝缘性和可加工性还具有街瓷b曩b#T油漆行业对云母粉的需求量很大，如底的抗腐蚀，耐高温，抗电弧烧蚀性，因此其应漆、面漆，物理防锈漆、化学防锈漆、耐高温防 用领域是广泛的。且前我国已在船舶上，电力 老化漆、抗静电漆，均可用合成云母作掺合牵引机车上，用作新型灭弧件，代替陶瓷废石 荆。 棉制品；在高压开关上，用作并联电阻盘，代在橡胶工业中，合成云母作为高强度电替环氧树脂玻璃布聚苯酰醚电阻盘，在导航中的润滑剂，翻新轮胎用遮盖剂。空工业上用作各种插接元件，代替有机硅塑q磷砖罐。嘲0、豫Lh。潮魉疆鼍 绝缘、耐热和耐酸碱制品的填充剂，轮胎制造设备上作微波天线支架，代替氧化铝瓷，在越填料是塑料中的重要组份，合成云母粉料i在仪表上用作尺寸稳定的支架，线圈骨 是主要的无机填料之一，如耐温绝缘用酚醛架，还可作真空元件，微波元件、数码及存储 系列产品，云母粉比例可占20蹦60。用元件、开关设备部件、铜焊夹具、电刷柱、整流 它制作的电工部件、点火器、支撑件、各种开器转换器、高温接线板、高频发射机元件、加 关、电机零件等，强度高、抗电弧烧蚀，抗老热元件接头，等离子发动机部件，热电偶密封化，是电器部件中的佼佼者。件，高温印刷电路板，陀螺平衡环等。戋 合成云母粉还可用在其它方面：如浇铸24合成云母熔铸制品第霜金属零件时，作模型涂料、脱模剂。油井封闭采用合成云母碎晶片，经配料、熔化，浇井孔用填料，铝制品抛光剂，电镀槽涂料化铸成型、结晶退火等工序而成的一种耐高温、1 58一矗叠可加工、抗腐蚀的新型无机绝缘材料。它的抗制品的某些性能，如化学稳定性、耐温性和防肇热震性比氧化铝等陶瓷材料要优越，可进行火性。 车削、铣钻等机械精加工，在有色金属冶练26耐高温阻燃台成云母绝缘带 上，用于输送熔融体的管道，稽沟及柱塞件；耐高温阻燃合成云母绝缘带，因其耐高感应炉内村，复印机加热辊，色谱仪检测器绝温阻燃性能好，近几年受到了大家的关注。它缘件，还可作导弹喷口喉衬，激光红外夜视仪在(一401200)的温度范围内都具有良 的隔热绝缘支架，离子束焊枪内衬及加热元好的绝缘性及阻燃性。当发生大火燃烧时，它r件的绝缘件等。能保证电缆在23h内正常通电工作，而不 25合成云母珠光颜料受周围恶劣条件的影响。它本身也不产生任用湿磨方法制作的粒度趋于一致的合成 何气体，并阻止电缆内部有机物的溢出和挥 云母粉，晶片完整，平精光洁，金属氧化物在 发。 其比表面附着力强，当光线照射其上，形成多目前生产的合成云母绝缘带是由合成云 层次的反射与折射时，其表面产生尤如来自 母纸与玻璃布用有机硅树脂或无机粘结剂粘 内部深处强弱不同的光束时，形成了美丽的结复合而成，厚度在(o10o12ram)之间，珍珠光泽。300m内无断头，具有良好的柔软性及缠绕 合成云母珠