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摘 要

滑石瓷主晶相为原顽辉石，即偏硅酸镁（化学式为MgSiO₃），是一种电性能优良的高频结构陶瓷，常用于高频设备中作为绝缘零部件。其特点是介质损耗低、绝缘性好、价格低廉，可用于制造高频绝缘子、绝缘管和线圈骨架等。但滑石瓷存在气孔率高、不致密、烧结范围窄的问题。

本研究中，我们选用苏州高频瓷厂生产的滑石粉料为主料，并添加高岭土、BaCO₃、Al₂O₃、ZnO作为辅料，改变成分的比例，混合均匀后，进行干压成型，在不同温度下烧结，以求获得致密性高、介电性能优良的滑石瓷。通过一系列的实验，我们发现苏高滑石含量在85wt%、高岭土含量在5wt%、BaCO₃、Al₂O₃、ZnO含量分别在7wt%、1wt%、2wt%的配方下，于1260℃下烧结，能获得最大的密度2.69g·cm^-3，同时介电损耗也最低，为1.85×10^-3。

关键词：滑石瓷 烧结 密度 介电损耗

Research on effects of composition and process parameters on density and dielectric properties of Steatite Porcelain

ABSTRACT

Steatite Porcelain's main crystal phase is protoenstatite, namely Magnesium metasilicate(chemical formula MgSiO₃),it is a kind of high-frequency structural ceramics with excellent electrical properties, often used in high-frequency equipment as insulation parts. It is characterized by low dielectric loss, good insulation, low price, can be used to manufacture high-frequency insulators、insulation tubes and coils skeleton.However,there are some problems such as high porosity,not dense, narrow sintering range,etc.

In this study, we use Steatite porcelain powder produced by high-frequency porcelain factory in Suzhou to based material, and add kaolin, BaCO₃, Al₂O₃, ZnO as accessories, changing the proportion of ingredients, after mixing, dry pressing,sintering at different temperatures, in order to obtain a high density, excellent dielectric properties of steatite. Through a series of experiments, we found that Steatite porcelain powder produced by high-frequency porcelain factory in Suzhou content of 85wt% ,kaolin content of 5wt%, BaCO₃, Al₂O₃, ZnO content of 7wt %, 1wt%, 2wt% of the formulation, under 1260 ℃ sintering can be obtained maximum density 2.69g·cm^-3, and the dielectric loss is lowest, 1.85 × 10^-3.

KEYWORDS：Steatite Porcelain;Sintering;Density;Dielectric loss.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 滑石瓷的研究进展 1

1.3 滑石瓷的制备方法 2

1.3.1 固相法 3

1.3.2 溶胶-凝胶法 3

1.3.3 化学共沉淀法 4

1.3.4 熔盐合成法 4

1.4 目前滑石瓷还存在的问题 4

1.5 本课题的研究目的及意义 10

第二章 实验内容 11

2.1 实验原料与设备 11

2.1.1 实验原料 11

2.1.2 实验设备 11

2.2 实验流程图 12

2.3 试样制备 12

2.3.1 添加烧结助剂 13

2.3.2 成型 14

2.3.3 烧成 14

2.4 试样的测试与分析 15

2.4.1烧结性能测试 15

2.4.2 介电性能测试 15

2.4.3 X射线衍射分析（XRD） 15

第三章 结果与讨论 16

3.1 原料选择（各厂滑石瓷烧结性能） 16

3.1.1 不同来源滑石粉的烧结性能 16

3.1.2 XRD分析 18

3.2 添加剂选择 19

3.4 烧成温度对试样烧结性能的影响 20

3.5 烧成温度对试样介电性能的影响 21

第四章 结论 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 文献综述

1.1 引言

滑石瓷是以矿物滑石（3MgO·4SiO₂·H₂O）为主要原料，加入适当量的黏土和BaTiO₃等配料经混料磨细、成型和高温烧结等工艺制成^[1]。滑石瓷具有介电损耗低的特点，所以它能用于制作高压高功率电容器、绝缘子、电子管座、波段开关、电容器支柱、电子线圈骨架等。

根据主晶相的不同，可以将滑石瓷分为以下几类：原顽辉石瓷、原顽辉石——堇青石瓷、镁橄榄石瓷、堇青石瓷。本课题主要研究的是原顽辉石瓷，首先取用不同厂家生产的滑石粉，经烧结成型并测试性能后，选取性能最为优良的滑石粉作为主要原料。其次，改变辅料，如BaCO₃、ZnO、Al₂O₃的比例，调节烧结温度和保温时间。最后，得到致密性高，介电损耗低，介电性能优良的滑石瓷。

1.2 滑石瓷的研究进展

滑石瓷因其滑石瓷因其瓷质细腻乳白、薄胎半透明、有脂肪光泽、手摸有滑腻感、滑石瓷成片状结构、破碎时易成片状、不易粉碎的特点，早期被广泛应用于日用瓷。近年来，因一般的陶瓷绝缘制品虽能承受高压绝缘，但在高频负荷下因其介电损失大会引起发热，而不能应用。因此需要研究新型材料的陶瓷制品，来适应高频技术发展的需求。

滑石瓷的主晶相为偏硅酸镁（MgSiO₃），属于斜方晶系，于1557℃发生分解，具有介电损失小，密度高等良好性能。介电常数6~7，介质损耗正切值在3~20×10^-4之间波动；体积电阻率高（在100℃下的体积电阻率达10¹¹~10¹⁴Ωcm）；绝缘强度是20~30KV/mm；化学稳定性好。耐酸、耐碱、耐腐蚀，特别是静态抗弯强度高，通常1200-2000Kg/cm³，所以做高频装置瓷元件时更显示了它的优点^[2,3]。

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