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合成云母的发展和研发理论

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合成云母的发展和研发理论

发布日期:2016-11-28 作者: 点击:

合成云母的发展

由于我国天然云母储量少,特别是优质、大片云母更少,不能满足电子工业发展需求,国内自从20世纪50年代就开始研究合成云母。1963年建材部非金属矿研究所一成立就用内热法研制合成云母,该所就是中材高新旗下的“中材人工晶体研究院”的前身。40多年来,中材人工晶体研究院在研究、开发、推广应用合成云母领域共取得了25项科研成果,曾获国防工办二等奖,国家经委和国家科委部级科技进步奖共12项。在生长大尺寸合成云母晶体技术方面,我国处于世界领先水平。

合成云母粉

合成云母的研发理论

按结晶学理论,若离子的电价相等和体积相近就可能相互取代。氟离子F-和羟基离子(OH)-电价相同,F-的离子半径约0.13nm, (OH)-的离子半径约0.14nm,体积相近,有可能“等容取代”,实践证明,在云母中可以实现。用F-取代(OH)-形成的云母称为氟云母,以氟化物的形式引入F,经高温熔融或固相反应而制得的云母,称为合成氟云母,其中氟金云母KMg3(AlSi3O10)F2较容易生长成大晶体,实用价值Z大。因此,通常所说的合成云母就是指氟金云母。

由于合成云母不含羟基(OH),它的高温热稳定性比天然云母高的多,如图1所示[1]。天然白云母从450℃就开始分解,厚度膨胀,6000℃以上急剧失重,到900℃时几乎完全分解,云母结构全被破坏,只剩下一些金属氧化物和杂质。金云母从750℃开始分解,900℃以上失重显著。所以它们的Z高使用温度为:白云母550℃、金云母800℃。而合成云母一直可用到1100℃,达到1200℃以上才缓慢分解(氟化物)。氟金云母的熔化温度约为1375±5℃,利用高温加热或差热分析,可很易区别云母类别。 
         另外,由于合成云母纯净、杂质少、透明性好,除硬度略大于天然云母外,其他机械性能、电绝缘性能和真空放气等性能均优于天然云母。由此可见,合成云母不仅能完全代替天然云母,而且还是具有特殊性能的新型耐高温绝缘材料。我国天然云母储量少,特别是优质、大片云母更少,不能满足电子工业发展需求,国内自从20世纪50年代就开始研究合成云母。1963年建材部非金属矿研究所一成立就用内热法研制合成云母,该所就是中材高新旗下的“中材人工晶体研究院”的前身。40多年来,中材人工晶体研究院在研究、开发、推广应用合成云母领域共取得了25项科研成果,曾获国防工办二等奖,国家经委和国家科委部级科技进步奖共12项。在生长大尺寸合成云母晶体技术方面,我国处于世界领先水平。 
        合成云母的生长是用常压下高温熔融结晶法,其主要工序为:选用氟硅酸钾、石英粉、电熔镁砂、氧化铝粉和碳酸钾为原料,参考理论组成KMg3(AlSi3O10)F2,优选Z佳配方→称料→混匀→加入用耐火砖砌制的内热法熔制炉中→通电熔融→澄清→降温析晶→冷却→合成云母晶块→破碎分剥→成品,从晶块中可剥出少量单晶片,大部分为碎晶片,通过综合利用,可制得多种合成云母制品。

 

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