氧化铝陶瓷正朝着高致密度方向进发，这需要充分抑制氧化铝晶粒长大以及消除氧化铝陶瓷中的闭气孔。我们曾在之前的文章中介绍过氧化铝陶瓷在制备过程中所使用的各式各样的添加剂（《氧化铝陶瓷制备过程中所使用的化学助剂》），这些添加剂用量虽小却可以为实现氧化铝陶瓷致密化贡献强大力量。今天我们就来聚焦一种烧结助剂——氧化镁，来分析其在氧化铝陶瓷制备过程中带来的好处与缺点。

一、作为烧结助剂的氧化镁

烧结是通过加热使原料粉体产生颗粒粘结、经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。普通陶瓷粉体之所以难于烧结，原因就在于其晶格能较高、晶体结构稳定，质点扩散需要较高的活性，即烧结激活能大，因此需要较高的温度。

烧结现象

而烧结助剂的加入可以与原料颗粒形成低温液相，液相的存在可以促使原子扩散，有利于原料颗粒重排、溶解和析出，降低陶瓷致密化温度。

而氧化镁是最常用的烧结助剂之一。JIANG等人采用掺入0.03 wt%氧化镁的高纯度超细α-氧化铝粉压块在1240～1250℃保温2小时进行无压等温烧结，然后在1150～1400℃进行热等静压烧结，制备得到密度达到99.9%以上的氧化铝透明陶瓷，晶粒尺寸为0.4～0.6 μm。

二、氧化镁在球磨过程中的水化问题

想要充分发挥氧化镁的助烧作用，需要在球磨环节使其与氧化铝粉末充分混合分散，然而问题也在此刻产生了。在湿法球磨的过程中，氧化镁的加入会导致浆料粘度随搅拌时间延长而增大。其机制是氧化镁与水反应生成氢氧化镁，氢氧化镁部分电离出镁离子，镁离子与吸附于氧化铝颗粒表面的分散剂羧酸基团通过螯合形成有机网络，导致粘度增大。具体的反应方程式及模型图见下。

氧化镁水化反应方程式

氧化镁水化模型

三、如何抑制氧化镁的水化

在氧化铝陶瓷烧结之前需要进行成型工艺，我们期望得到粘度较低、分散性良好的浆料，氧化镁的水化则会增加浆料的粘度，不利于浆料流动成型。那么，可以采取什么手段来抑制氧化镁的水化呢？据业内人士透露，这是一个比较棘手的问题，通常会考虑加入分散剂帮助降低浆料粘度，但是氧化镁水化带来的负面影响依旧无法完全消除。

小编查阅了一些文献，譬如在氧化镁表面涂敷钛有机物形成包裹层，或添加螯合剂与镁离子结合从而抑制水化产物氢氧化镁的生成等方法，在一定程度上提高氧化镁的抗水化性。在实际生产中能否采取上述方法，应当视陶瓷制备中是否允许这些物质的添加而应对。

建材级高活性氧化镁

值得一提的是，氧化镁的水化作用被广泛应用于建筑水泥的膨胀成型过程。所谓汝之蜜糖，彼之砒霜，事物具有相对性。也许，想要探寻在氧化铝陶瓷制备中氧化镁水化的问题，可以反过来看待，从含镁水泥膨胀成型控制氧化镁水化处着手。您怎么看呢？欢迎在评论区留下您的见地！

参考资料

[1]不同粒级氧化镁-水泥胶凝材料的水化特性及膨胀性能研究，翟莹

[2]二氧化硅源对活性氧化镁水化的抑制机制，张雨

[3]高活性氧化镁制备水化硅酸镁水泥应用基础研究，王梓涵

[4]烧结助剂对非等温烧结法制备氧化铝陶瓷微观结构和性能的影响，方豪杰

[5]氧化镁的水化特性，崔学正译

[6]有机羧酸及其行生物对氧化镁水泥水化碳化的调控作用及机制，王焕焕

[7]高固含量氧化铝浆料流变性的关键因素研究，刘文龙

粉体圈Carrot整理