坩埚砂料添加剂硼酸的作用
发布日期： 2018-10-12 09:30:01 阅读量（1585） 作者：硼酸在坩埚砂料的中作用包括(1)降低烧结温度
砂料中加入硼酸的目的之一是降低烧结温度。正常情况下镁砂的烧结温度约为1750℃，英砂的烧结温度约为1450℃。当采用铁皮(钢板)型芯法烧结时，最高烧结温度仅为1350℃左右。因此，要想得到具有一定强度的烧结层就必须使烧结温度降低。在砂料中加入一定数量的硼酸即可达到预期效果。硼酸在加热脱水后，
即以B2O3的形式存在于砂料中。B2O3在1000~1300℃时和砂料中的CaO、MgO、SiO2等形成低熔点化合物，这些化合物的熔点见表3-28。由于B2O3能和砂料中的成分形成熔点低于1450℃的化合物，从而使烧结过程在比较低的温度下即可进行。
(2)促进尖晶石的形成
在镁砂中加入8%的Al2O3时，在高温下可以形成尖晶石(MgO·A1203)。尖晶石具有较高的耐火度和耐热震性，是一种优良的坩埚材料。通常尖晶石在900℃大量形成，1500℃时完全形成，为了得到晶体发育良好的尖晶石晶体和形成理想的烧结网络，必须使烧结温度高于1000℃。当在砂料中加入适量的硼酸后，经过脱水生成的B2O3能促进尖晶石的形成。在有B2O3存在的情况下，于1300℃时已有90%的尖晶石形成。因此，加入硼酸促进了尖晶石的形成，改善了烧结质量，从而提高了坩埚的耐压强度。表3_29表明，在含92%MgO、8%A1203的砂料中加入I.2%的H3BO3后耐压强度提高约1~2倍。
(3)调节坩埚的体积变化率
在烧结过程中坩埚砂料会产生膨胀与收缩，过多的膨胀或收缩都会引起烧结层产生裂纹。加入不同数量的硼酸可以调节坩埚的体积变化率。在酸性坩埚砂料中加入硼酸会降低烧结温度下因石英晶态变化而产生的体积膨胀，从而减小产生裂纹的概率。图3-5表明不同的硼酸加入量对石英砂体积变化率的影响。
根据硼酸的上述作用可以看出，当坩埚采用低温(1300~1400℃)烧结时，砂料中必须加入硼酸才能形成理想的烧结层。如果采用高温(1700〜1800℃)烧结，少加或不加硼酸，也能达到预期的烧结效果。
硼酸的上述作用不仅发生在烧结层，在半烧结层中同样发挥上述作用。硼酸在半烧结层中的作用对提高坩埚使用寿命有着重要的意义。
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