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    氧化鈹陶瓷
    發表時間:2021-02-06     閱讀次數:     字體:【

    氧化鈹陶瓷是一種性能優異的結構陶瓷材料,具有高熱導率、高熔點、高強度、高絕緣性、高的化學和熱穩定性、低介電常數、低介質損耗以及良好的工藝適應性等特點,在特種冶金、真空電子技術、核技術、微電子與光電子技術領域得到廣泛應用。

    一、氧化鈹陶瓷的生產現狀

    氧化鈹陶瓷在國內的研制始于上世紀三十年代,但直到五十年代末至七十年代末才是其快速發展的時間段。

    美國是世界上主要生產和消費氧化鈹陶瓷的國家之一,也是世界上氧化鈹陶瓷產品產量最大、技術產品性能最好、生產技術最高的國家。布魯布·威爾曼(Brush Welman)公司是美國乃至世界最大的氧化鈹粉料及陶瓷產品制造公司之一。此外,哈薩克斯坦的烏爾賓斯基工廠(Ulbinsky Metal Factory)也是BeO生產、科研專業大廠。

    國內最早研制和生產氧化鈹陶瓷的專業廠家是宜賓紅星電子有限公司(原國營799廠),它也是全國唯一軍用氧化鈹陶瓷的定點生產商,其實力最為雄厚,同時具備分析、檢測、科研、生產的全套能力。上海飛星特種陶瓷廠也是一家專業生產氧化鈹陶瓷二十多年的公司,它在對氧化鈹陶瓷精細加工方面具有獨特的專業技術,可滿足航空航天、雷達導彈、行波管、發射管以及其他高科技領域等使用產品。

    二、氧化鈹陶瓷的應用

    應用發展時間線

    ①20世紀30年代:BeO開始被用作陶瓷材料,最初用于冶金用坩堝和早前的熒光燈制造。

    ②20世紀40年代:BeO陶瓷被大量用于某些反應堆做慢化劑和反射體。

    ③20世紀70年代,BeO陶瓷在電子器件和電子工業中得到了較為廣泛的應用。

    ④20世紀80年代,BeO陶瓷最重要的用途就是應用于汽車的電子點火系統;除此之外,還用于高速傳遞信號的IC基片、陀螺儀上的激光管、汽車零部件及制動裝置等。

    ⑤20世紀90年代,隨著科技、通信技術等領域的快速發展,BeO陶瓷在通訊和微電子工業等領域中的應用不斷擴大。

    ⑥進入21世紀,BeO陶瓷因其具有的高熱導率和優良的電性能在日益進步發展的電子封裝材料和技術領域應用不斷擴大。

    1.大功率電子器件/集成電路領域

    氧化鈹陶瓷所具有的高熱導率和低介電常數是促使該材料在電子技術領域能夠得到廣泛應用的關鍵原因。

    (1)在電子基片的應用上,相比我們認知度較高的氧化鋁基片,厚度相同的情況下氧化鈹基片可以使用的頻率要高出20%,可以在高達44GHz的頻率下工作,常應用于通信、直播衛星、移動電話、個人通信、基站、衛星接收和發送、航空電子設備以及全球定位系統(GPS)。

    (2)與氧化鋁陶瓷相比,氧化鈹陶瓷高的導熱率可以使大功率器件中產生的熱量及時有效的傳導出去,能夠承受更大的連續波輸出功率,從而保證器件的穩定性和可靠性。因此還廣泛應用在寬帶大功率的電子真空器件中,如行波管的輸能窗、支持桿和降壓收集極。

    2.核技術材料領域

    核能的開發利用是當今能源緊缺問題解決的重要途徑,合理有效的利用核能技術可以為社會生產提供巨大能量來供電供熱等。部分陶瓷材料也是核反應堆中的重要材料之一,例如核燃料的中子反射劑、減速劑(慢化劑)通常就采用的是采用BeO、B4C或石墨材料。氧化鈹可作為原子反應堆的中子減速劑和防輻射材料。此外, BeO陶瓷高溫輻照穩定性比金屬鈹好,密度比金屬鈹大,高溫時有相當高的強度和熱導,而且,氧化鈹比金屬鈹價格便宜。這就使它更適于用作反應堆中的反射體、減速劑和彌散相燃料基體。氧化鈹陶瓷可用做核反應堆中的控制棒,它和U2O(氧化鈾)陶瓷還可以聯合使用而成為核燃料。

    3.耐火材料領域

    氧化鈹陶瓷作為耐火材料可用于加熱元件的耐火支持棒,從而保護屏蔽、爐襯、熱偶管以及陰極、熱子加熱基板和涂層等。

    4.其它領域

    除以上舉例的幾大類應用,氧化鈹陶瓷的應用還有許多方面。

    ①BeO可以作為一種組分加入各種成分的玻璃中。含氧化鈹的玻璃能透過X射線,用這種玻璃制作的X射線管可用于機構分析,在醫學上用來治療皮膚病。氧化鈹影響玻璃性質,如增大玻璃的比重、抗水性和硬度,提高膨脹系數、折射率和化學穩定性。它不但可以作具有高彌散系數的特種玻璃組分,而且可以作透過紫外線的玻璃組分。

    ②高純的BeO陶瓷傳熱性能好,可以制作被用來制作火箭頭部錐等。

    ③BeO可與Be、Ta、Mo、Zr、Ti、Nb等金屬制成具有特定線(膨)脹系數和特殊熱性能的金屬陶瓷制品,例如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BeO襯片。

    ……

    三、有關氧化鈹陶瓷生產的注意事項

    盡管高純的氧化鈹陶瓷非常安全,但是不能被忽視的是氧化鈹粉塵對人體是具有毒性的。這好比塑料使用時并不會產生毒素,但制成塑料的材料一般是有毒的道理大致相同,被加工成固體形態的氧化鈹陶瓷并不會對人體健康造成特別的危害。包括我國在內的許多國家都將氧化鈹粉末列入一類危險品,若想盡可能避免污染與威脅,就需要生產者對氧化鈹陶瓷粉末具有毒性進行充分的認知,切勿大意;國家監管機構健全氧化鈹粉塵操作及防護的規章制度、加強對氧化鈹生產企業及人員安全防護的投入、建立實際有效的氧化鈹作業指導書。并對所有氧化鈹陶瓷相關產品進行有效明確的標識等一系列措施行動,這些都可以成為氧化鈹陶瓷生產廠家安全生產的保護“屏障”。

     
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