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氧化铝陶瓷制品为什么会出现颜色缺陷- 淄博赢驰陶瓷新材料有限公司

浏览数量: 28     作者: 本站编辑     发布时间: 2025-08-21      来源: 本站

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氧化铝陶瓷制品的颜色缺陷(如局部发黄、发黑、斑点、色差等),主要与生产过程中原料纯度、工艺控制及环境污染等因素相关,具体原因可从以下几个环节分析:

一、原料纯度与杂质污染

氧化铝陶瓷的基础原料是氧化铝(Al₂O₃)粉体,其本身纯度越高(如 95%、99% 氧化铝),烧结后通常呈白色或浅灰色;若原料中混入杂质,尤其是过渡金属元素(铁、钛、锰、铬等),极易导致颜色异常:


  • 铁(Fe):是最常见的着色杂质。原料中若含氧化铁(Fe₂O₃),烧结时会与氧化铝反应生成铁铝尖晶石(FeAl₂O₄),使陶瓷呈黄色、褐色或棕红色;若铁含量过高或分布不均,会出现局部深色斑点。

  • 钛(Ti):微量二氧化钛(TiO₂)可能与氧化铝形成固溶体,或在高温下生成钛酸铝(Al₂TiO₅),导致陶瓷整体偏灰黑色,且随钛含量增加颜色加深。

  • 其他杂质:锰(Mn)可能导致棕色,铬(Cr)可能形成绿色或黑色斑点,碳(C)则会使局部呈灰黑色(如原料中混入未燃尽的有机杂质)。


此外,原料粒度不均也可能间接引发色差:粒度差异大的粉体混合不均,烧结时致密化速度不同,导致局部致密度差异 —— 致密度低的区域因孔隙多、光线散射强,会比致密区更 “发灰”,形成视觉上的颜色差异。

二、配方与添加剂问题

生产中为改善成型性或降低烧结温度,常加入烧结助剂(如氧化镁、氧化锆)、粘结剂(如聚乙烯醇、石蜡)等添加剂,若控制不当,可能引发颜色缺陷:


  • 添加剂纯度不足:若烧结助剂含上述过渡金属杂质,会随烧结过程扩散到陶瓷中,成为着色源。例如,劣质氧化镁若含铁杂质,可能加剧发黄。

  • 有机添加剂残留:粘结剂、润滑剂等有机物若未在烧结前(低温排胶阶段)完全分解燃烧,残留的碳会在高温下与氧化铝或杂质反应,形成黑色斑点或条纹。尤其当坯体厚度不均时,厚壁处有机物挥发慢,更易残留碳污染。

  • 添加剂比例失衡:过量添加某些助剂(如氧化锆)可能导致局部成分偏离,形成异色相(如氧化锆富集区可能呈灰白色)。

三、烧结过程控制不当

烧结是陶瓷致密化的关键环节,温度、气氛、保温时间等参数异常,是颜色缺陷的主要诱因:


  • 烧结温度过高或过低:

    • 温度过低:坯体未完全致密,残留大量孔隙,光线在孔隙处散射,导致整体颜色偏暗、发灰,且孔隙分布不均时会出现局部 “阴影”。

    • 温度过高:氧化铝晶粒异常长大,或部分成分(如低熔点杂质)挥发,形成局部成分差异。例如,高温下铁杂质可能在晶界富集,形成深色条纹。

  • 烧结气氛异常:
    氧化铝陶瓷通常需在氧化气氛(空气)中烧结,若炉内混入还原性气体(如燃料燃烧不充分产生的 CO、碳粉挥发的 C),会导致杂质离子价态变化 —— 如 Fe³⁺(可能呈黄色)被还原为 Fe²⁺(可能呈蓝绿色),引发颜色突变;若气氛中含硫(如炉内残留硫化物),可能与金属杂质形成硫化物(如硫化铁呈黑色)。

  • 炉内污染:
    烧结炉内衬、垫板若使用旧材料(如之前烧结过含着色剂的陶瓷),表面残留的杂质(如钴、镍等)可能在高温下挥发,附着在新坯体表面,形成异色斑点;若垫板材质与坯体反应(如使用含硅的垫板,高温下可能生成低熔点硅铝酸盐),也会导致接触部位变色。

四、坯体预处理与环境污染

  • 坯体污染:成型后的坯体若接触油污(如手摸留下的油脂、模具润滑剂残留)、灰尘(含金属颗粒、碳粉),或在干燥过程中落入杂质,烧结时这些污染物会碳化或与陶瓷反应,形成黑色或褐色污点。例如,手指接触坯体后,汗液中的盐分(含钠、钾)高温下可能扩散,导致局部发白或发灰。

  • 坯体密度不均:成型时压力分布不均(如干压成型的模具磨损),会导致坯体局部致密度差异,烧结后这些区域因光反射率不同,呈现 “深浅不一” 的色差。

总结

氧化铝陶瓷的颜色缺陷本质是成分不均、杂质污染或微观结构差异导致的光学性能异常,核心诱因集中在:


  1. 原料 / 添加剂中的着色杂质(铁、钛等);

  2. 烧结过程中气氛、温度失控或炉内污染;

  3. 坯体预处理时的外来污染或密度不均。


解决时需从原料提纯、配方优化、烧结气氛控制及生产环境清洁等环节逐一排查,尤其要严格控制过渡金属杂质含量(通常需低于 0.01%)和烧结炉内还原性物质。


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