氧化鈹具有纖鋅礦型結構,Be2 與O2-的距離很小,為0. 1645nm,說明 BeO晶體很穩定,很致密。BeO熔點高達2570±30℃,密度3. 02g/cm3, 莫氏硬度9,高溫時蒸氣壓和蒸發速度低,因此真空中 1800℃下可長期使用,惰性氣氛中2000℃下可長期使用。在氧化氣氛中,1800℃時有明顯揮發,當有水蒸氣存在時,1500℃即大量揮發,這是由于BeO與水蒸氣作用形成Be (OH) 2之故。
(1)原料的選擇
BeO原料的顆粒尺寸,對BeO陶瓷的性能有很大的影響。顆粒直徑在 1~2μm時,活性大,但干燥收縮也大,易造成坯體變形和開裂。顆粒直徑在20~100μm時,活性太小,難燒結。只有顆粒直徑為10~20um時,才具有良好的成型和燒結性能,其氣孔率低,能獲得性能良好的BeO陶瓷制品。
(2)添加劑
BeO陶瓷的燒成溫度較高,需要加入適當的添加劑以降低燒成溫度,如Al2O3、MgO和CaO等。但雜質對陶瓷的導熱系數等性能有很大影響,因此BeO陶瓷組成中BeO的含量應在95%以上。
(3)燒結
BeO陶瓷制造采用活化燒結工藝,即用氫氧化鈹經預燒分解得到活性BeO。預燒是在1000~1200℃的氫氣氛中進行。對于不同產品,可以采用注漿成型及模壓成型等成型方法。為了提高坯體致密性,減少氣孔率,最好能采用等靜壓成型及熱壓燒結。
在燒成時,為了避免BeO和某些氧化物形成低共熔物及水蒸氣作用形成氫氧化鈹而揮發,坯體不宜與爐襯材料和火焰直接接觸。一般可用Al2O3或MgO匣缽封裝燒成。
BeO有劇毒,這是由粉塵和蒸氣引起的,但經燒結的BeO陶瓷是無毒的,在生產中應有安全防護措施。
BeO陶瓷有與金屬相近的導熱系數,約為209.34W/ (m. K) ,為α-Al2O3的15~20倍。因此可用來作散熱器件。BeO陶瓷具有好的高溫電絕緣性能,介電常數高,而且隨著溫度的升高略有提高,介質損耗小,也隨溫度升高而略有升高,因此可用以制造高溫比體積電阻高的絕緣材料。
BeO陶瓷能抵抗堿性物質的侵蝕(除苛性堿外), 可用來做熔煉稀有金屬和高純金屬Be、Pt、V等的坩堝,還可作磁流體發電通道的冷壁材料。
BeO陶瓷具有良好的核性能,對中子減速能力強,對α射線有很高的穿透力,可用來作原子反應堆中子減速劑和防輻射材料等。
在航空電子技術轉換電路中以及飛機和衛星通訊系統中大量用BeO來作托架部件和裝配件;在飛船電子學方面也有應用前景。利用BeO陶瓷具有特別高的耐熱沖擊性,可在噴氣式飛機的導火管中使用。經金屬涂層的BeO板材已用于飛機驅動裝置的控制系統;福特和通用汽車公司在汽車點火裝置中使用了噴涂金屬的氧化鈹襯片。BeO陶瓷的導熱性能良好,而且易于小型化,在激光領域的應用前景廣闊,如BeO激光器比石英激光器的效率高,輸出功率大。
2.BeO陶瓷的制造
3.BeO陶瓷的性能與應用