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先进陶瓷知识问答:什么样的材料可以长期承受熔融铝的腐蚀?陶瓷基板镀膜技术的行业痛点有哪些?如何选择合适的设备?

先进陶瓷知识问答:什么样的材料可以长期承受熔融铝的腐蚀?陶瓷基板镀膜技术的行业痛点有哪些?如何选择合适的设备? CERADIR先进陶瓷在线
2025-12-03
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导读:先进陶瓷材料问答知多少,都在CERADIR

以下问题的提问者均来源于知乎平台的各路求学好问者,CERADIR先进陶瓷在线作为一家服务于行业的先进陶瓷 B2B 平台,尽可能解答用户疑难也是我们一直在做的事情!今后每周小编将在这里分享相关问答,欢迎行业内朋友到知乎找我们提问。若有疏漏错误之处,还请各位朋友批评指正,谢谢!


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什么样的材料可以长期承受熔融铝的腐蚀?



先进陶瓷因为高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特性,在工业里几乎无处不在。下面就以三种常见陶瓷为例,简单介绍它们各自的优势和典型用途。

1.氧化铝陶瓷(Al₂O₃):应用最广的结构陶瓷

氧化铝是种非常“主流”的陶瓷材料,常根据纯度分成 75%、85%、95%、99% 等不同等级。纯度越高,材料的耐温性、机械性能和化学稳定性越好。

它之所以被大量使用,主要因为:

熔点高(2050℃), 能较好地抗 Be、Sr、Ni、Al、Fe、Ta、Mn等熔融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抗拉能力。在惰性气氛中不与Si、Sb、 Bi作用。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、空心球、纤维、热电偶保护套等。

2. 氧化锆陶瓷(ZrO₂):高韧性、耐腐蚀的“特种陶瓷”

氧化锆陶瓷呈白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2杂质,两者化学性质相似,不易分离。

ZrO2在氧化气氛中十分稳定,在还原气氛中也相当稳定。氧化锆是弱酸性氧化物,能抵抗酸性或中性熔渣的侵蚀(但会被碱性熔渣侵蚀)。因此可以用作特种耐火材料、浇铸口,用作熔炼铂、钯、铑等金属的坩埚。氧化锆与熔融铁或钢不润湿,因此可作盛钢水桶、流钢水槽的内衬,在连续铸钢中作注口砖。

3.氮化硼(BN):被称为“白石墨”的高温材料

氮化硼有三种变体:六方、密排六方和立方晶体。六方晶体氮化硼具有类似石墨的层状结构,外观是白色粉末,性能也有很多相似之处,所以又叫“白石墨”。它能做到像石墨一样不粘金属,却比石墨更耐温、更稳定。

利用它的熔点较高、热膨胀系数小以及几乎对所有熔融金属都稳定的性能,可用作高温金属冶炼坩埚。


Q from @jena



陶瓷基板镀膜技术的行业痛点有哪些?如何选择合适的设备?


痛点或有以下几类:

(1)镀膜均匀性问题:陶瓷基板表面粗糙度、孔隙率等因素会影响镀膜的均匀性,导致膜层厚度不一致,影响产品性能。对于大面积或复杂形状的基板,镀膜均匀性更难控制。

(2)膜层附着力不足:陶瓷基板与镀膜材料之间的热膨胀系数差异较大,容易导致膜层附着力不足,出现脱落或裂纹。

(3)温环境下的性能稳定性:陶瓷基板常用于高温环境,但某些镀膜材料在高温下容易氧化或失效,影响产品寿命。

(4)生产成本高:高端镀膜设备(如原子层沉积设备)价格昂贵,且镀膜工艺复杂,导致生产成本较高。

选择合适的镀膜设备需要综合考虑镀膜工艺类型、基板材料与尺寸、膜层性能要求、生产规模与成本以及环保与安全性等多方面因素。

(1)根据镀膜材料的特性(如金属、氧化物、氮化物等)选择合适的工艺类型,例如物理气相沉积(PVD)适用于金属、合金、氧化物等材料的镀膜,化学气相沉积(CVD)适合氮化物、碳化物等材料的镀膜,而原子层沉积(ALD)则用于超薄高精度膜层。

(2)基板材料和尺寸直接影响设备的选择,大面积或复杂形状基板需要大腔体或多轴旋转功能的设备。膜层性能要求(如厚度、均匀性、附着力)也是关键,高精度控制系统和离子清洗功能可以提升膜层质量

(3)生产规模和成本需平衡,小批量生产可选择灵活简便的设备,而大规模生产则需要高自动化设备以提高效率。

(4)环保与安全性不容忽视,选择低污染、低能耗的工艺和设备,并确保其具备完善的安全防护措施,是实现绿色制造和安全生产的重要保障。通过全面评估这些因素,才能选择出最适合的镀膜设备,满足生产需求并提升产品竞争力。

Q from @年少轻狂


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