无机材料改性技术-第6讲.ppt

4传统陶瓷的表面装饰及改性 4 3陶瓷砖的表面微晶化 18世纪法国化学家鲁米汝尔提出用玻璃制备多晶材料20世纪50年代美国康宁公司的微晶玻璃面世 4 3 1微晶玻璃的概念 微晶玻璃是通过基础玻璃在加热过程中进行控制晶化而制得的一种含有大量微晶体的多晶固体材料其结构和性能都与玻璃和陶瓷不同 它被称为玻璃陶瓷或结晶化玻璃 微晶玻璃制备 微晶玻璃是加有成核剂的特定组成的基础玻璃在一定温度下进行热处理后成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料 4 3 2微晶玻璃的特性 易于加工晶粒细小 结构致密色调柔和纹理美观强度和光泽度高原料来源广 价格低 4 3 3微晶玻璃的应用 主要使用功能低膨胀性 耐高温 耐热冲击高强度高硬度 耐磨易机械加工耐腐蚀 4 3 4微晶玻璃的制备与玻璃析晶 形成晶体的过程玻璃是一种冷却速度过快以致没来得及析晶的过冷液体熔体冷却到析晶温度时形成核胚温度继续降低 形成稳定的晶核并不断长大形成晶体 4 3 4微晶玻璃的制备与玻璃析晶 4 3 5主要的微晶玻璃系统 Li2O Al2O3 SiO2系统CaO MgO SiO2系统CaO MgO Al2O3 SiO2系统CaO ZrO2 SiO2系统 4 3 5 1Li2O Al2O3 SiO2系统 形成 锂辉石和 石英的主晶相使釉料具有特别低的膨胀系数使最终的陶瓷制品具有好的化学稳定性和高的机械强度 4 3 5 2CaO MgO SiO2系统 加入成核剂有很大的析晶倾向而形成透辉石主晶相只需一次热处理就可以获得所需的晶相 4 3 5 3CaO MgO Al2O3 SiO2系统 结晶形成钙长石和透辉石主晶相具有良好的化学稳定性和高的机械强度具有较高的耐磨性和光泽度 4 3 5 4CaO ZrO2 SiO2系统 漂亮的艺术装饰效果高的化学稳定性高的力学性能 4 3 6基础玻璃的热处理过程 首先确定基础玻璃料的核化温度和晶化温度然后根据核化温度和晶化温度确定升温速度和保温时间 4 3 7晶核剂的作用机理 以CaF2为成核剂在玻璃熔体冷却过程中将诱导玻璃分相在热处理过程中 玻璃分相界的能量较高有利于晶核形成和晶体沿晶界定向长大 4 3 7晶核剂的作用机理 成核剂的存在 使玻璃在诱导分相机理作用下 由表面析晶转变为整体析晶不仅加快玻璃的析晶速度更使微晶玻璃具有均匀而致密的显微结构 4 3 8微晶玻璃与陶瓷基板的结合性 首先考虑配方组成的设计在基础玻璃料的铺设中 先用细粉铺底通过振动方使细粉在下层 粗颗粒在表层选择晶化和核化合适的热处理温度 4 4陶瓷表面的金属化 4 4 1沉积法4 4 1 1PVD气相物理沉积沉积层物质通过电阻蒸发或者辉光放电的方式 使沉积层物质沉积到工件上 4 4陶瓷表面的金属化 4 4 1 1PVD气相物理沉积按涂层粒子的方式和基板是否带有加速负偏压可分为真空蒸镀真空溅射镀真空离子镀 4 4 1 1PVD气相物理沉积 真空溅射镀 4 4 1 2真空溅射沉积法 利用加速气体正离子轰击需要沉积的金属材料固体表面使固体表面部分微粒获得较高的能量从而与固体脱离并沉积到工件 4 4 1 2真空溅射沉积法 优点 金属化层的致密性良好易得高熔点物质的金属化层可获得较大面积的均匀金属化层容易控制金属化层的组织 4 4 1 3CVD真空化学沉积 4 4 2烧结法 4 4 2 1烧结金属粉末法烧结金属粉末法高温还原气氛中 使金属粉末在陶瓷表面上烧结成金属薄膜使进行陶瓷 金属封接的方法铝锰法与三氧化二铝形成锰铝尖晶石与二氧化硅形成蔷薇辉石 4 4 2烧结法 4 4 2 2共晶烧结金属化法金属基体在连接界面处形成复杂金属化合物共晶 及形成复杂氧化物 将金属与陶瓷牢固结合在一起实际是一种陶瓷与金属的共晶高温钎焊法 4 4 2 2共晶烧结金属化法 生产金属光泽釉的方法在陶瓷釉表面直接喷涂金属盐溶液在陶瓷釉面直接喷溅或蒸镀涂层在釉料中加入适当金属氧化物 经过热处理产生类似的金属光泽效果 高温烧结法 4 4 3 1火焰喷涂金属化法 优点不要求对涂层重熔 工件的加热温度低基体变形量 残余应力小操作方便 应用灵活易于保证涂层质量 4 4 3 2等离子喷涂法 利用等离子焰的热能将喷涂粉末加热到熔融或半熔融状态 并在等离子焰的作用下高速撞击基板表面形成涂层离子镀膜有特定的光散射方向 很低的光吸收率 减少瓷砖的吸热 4 4 3 3电弧喷涂法 两根喷涂线材料分别与正负压相接线材间形成电弧 线材熔化被压缩空气雾化成小颗粒 喷涂在陶瓷表面 4 4 4Pd法 胶体钯法将非导体浸入胶体钯溶液中 表面会吸附上Pd2 胶团 然后用化学镀的方法使其表面金属化离子钯法用SnCl2稀溶液敏化 然后浸入PdCl2稀溶液中活化 还原于非导体表面的Pd0可催化化学镀反应 使其表面金属化 熔剂的作用降低烧银温度 使银与基体牢固结合 并形成中间过渡层粘结剂的作用使银浆具有一定的粘稠性 便于涂布施工 4 4 4被银法 银离子扩散性强在高温 高湿和直流电场的作用下电性能恶化快在强电场作用下电器件不易采用被银法 被银法的缺点 4 4 5化学镀实现陶瓷微粒表面金属化 陶瓷微粒表面金属化运用化学镀镍方法在陶瓷微粒表面沉积一层极薄的金属层表面金属化的陶瓷微粒与基体金属的浸润问题就成为两