中國(guó)粉體網(wǎng)訊 氧化鎂是一種相當(dāng)常見(jiàn)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(lái)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(guò)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(lái)促進(jìn)燒結(jié)和晶粒長(zhǎng)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(guò)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(guò)性等優(yōu)點(diǎn)。在可見(jiàn)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(cè)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(kāi)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(kāi)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(jiǎn)單，具備良好的機(jī)械性能。在國(guó)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(guò)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(guó)內(nèi)的技術(shù)空白。
典型應(yīng)用:
a、過(guò)濾器。利用濾餅效應(yīng)、吸附效應(yīng)和整流效應(yīng)，來(lái)過(guò)濾鎂合金熔體中的雜質(zhì)，提高過(guò)濾效率。
b、節(jié)能隔熱材料。可做窯爐內(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(chē)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(dòng)通信，衛(wèi)星通信技術(shù)的更新迭代，人們對(duì)于通信時(shí)頻段的要求越來(lái)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)沧囟雀哌_(dá)1650℃，芯型材料不會(huì)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(duì)鎂基陶瓷芯型研究較少，具有很大的發(fā)展空間。
圖片來(lái)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(jiàn)的燒結(jié)助劑，對(duì)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(zhǎng)大，提高致密度。
b、添加MgO，Mg加快了晶界擴(kuò)散，對(duì)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(dòng)，使得氣孔排出比較完全，陶瓷更加致密，透過(guò)率較高。
氧化鋁陶瓷，圖片來(lái)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(guò)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(duì)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(zhǎng)避短，充分發(fā)揮其集成優(yōu)勢(shì)，在航空航天、發(fā)動(dòng)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(lèi)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(zhǎng)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)量添加反而會(huì)使陶瓷致密度下降。
參考來(lái)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(duì)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(guó)粉體網(wǎng)：少量MgO會(huì)給陶瓷帶來(lái)什么
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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