一文了解高纯氧化镁粉体及氧化镁陶瓷制备方法及应用
高纯氧化镁粉体材料是重要的耐高温材料，其制备的氧化镁陶瓷广泛应用于透光材料领域。透明氧化镁陶瓷是一种光学各向同性体，具有较好的耐碱金属蒸气腐蚀性、高熔点、高导热性、较小的理论密度、高绝缘及高红外透过性等优点。高品质的耐火透明氧化镁陶瓷是一种很有前景的材料，其性能优于氧化铝陶瓷，在可见光及红外透光材料领域具有广泛的应用。
图1 高纯MgO粉体（左）、透明MgO陶瓷
高纯氧化镁粉体是指MgO质量分数大于99%（国内一般指MgO质量分数大于98%），体积密度大于3.40g/cm3的烧结氧化镁。高纯MgO的制备均以含镁化合物为原料，部分制成轻烧氧化镁后再经过电熔或重烧制得高纯氧化镁，部分直接煅烧或热解制得高纯氧化镁。目前主要制备方法有直接煅烧法、卤水沉淀法、卤水直接热解法、电熔法。
立方块状高纯氧化镁粉体是通过电熔法制备，粒径分布均匀，可用于制备透明氧化镁陶瓷以及电子材料填料等。此外，电熔法还可用来制备单结晶MgO，纯度超过99.9%，被广泛用作新材料薄膜衬底，例如高温超导膜、MRAM的铁电膜等。
图2立方块状氧化镁粉体SEM
球形氧化镁的导热系数可达球形氧化铝的1.5倍，大大增强了材料设计在热管理上的灵活度，被称为接棒球形氧化铝的“下一代导热填料”。粉体圈于2021年07月08日针对球形氧化镁进行了报道，详见《氧化镁导热填料大热，Denka彰显粉体球形化技术底蕴》。
图3 Denka目前推出的两种球形氧化镁（60μm和120μm为中位径）
菱面片状氧化镁粉体制备是以低品位白云石为原料，采用卤水沉淀法，通过二次酸浸、氨水沉淀法制备前驱体氢氧化镁，经煅烧得到菱面片层状多空隙结构的纳米MgO晶体，该氧化镁为结晶良好、立方晶系，厚度约10～20nm，最大面积可达1μm2左右的类似菊花状的二维菱面片层状空隙结构，广泛应用于高级陶瓷材料、化妆品、油漆、橡胶填充剂、催化剂载体等领域,在军事、量子器件、微电子学等领域亦有重要的应用前景和巨大的经济潜力。
图4 片状氧化镁粉体SEM
目前关于透明氧化镁陶瓷工艺的研究方向大多集中于热压烧结制度的确定。透明陶瓷的烧结方法有很多种，主要有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结等。具体如下：
透明氧化镁陶瓷是一种呈透明状的MgO陶瓷。属立方晶系，熔点2800℃。它以高纯MgO为原料，添加少量晶粒生长抑制剂，采用热压或常压烧结工艺制成。目前已制备透明氧化镁陶瓷性能如下：
高纯氧化镁具有较大的表面活性和高温特性且纯度高，因此陶瓷滤波器中一般用到氧化镁来保证滤波器有较好的传导性，机械强度和耐高温性。微波介质陶瓷作为一种新型电子材料，随着5G正式投入商用，全国5G基站也将连片覆盖，微波介质陶瓷作为滤波器也在5G基站建设中被广泛应用。高纯氧化镁通常会影响到滤波器的三个参数：相对介电常数、品质因数、谐振频率温度系数。
高纯氧化镁与氧化铝一起制备熔融陶瓷颗粒，可广泛应用于磨具领域。与稀土氧化物一起作为烧结助剂，制备氮化硅陶瓷，可高效、经济地制造各种复杂形状的产品，如切削刀具、密封环、轴承、喷嘴及各种耐高温、耐磨损、耐腐蚀制品等。
制成的氧化镁陶瓷型芯使用温度不低于1600℃，高温条件下不与浇注金属反应，铸件表面光滑，弥补了使用硅基型芯浇铸此类材料时，铸件内孔会产生大量气孔和粘砂等缺陷;溶失性优良，能很好的溶解于弱酸中，脱芯时间短，脱芯设备简单，脱芯工艺无污染、安全可靠，降低了精密铸造成本;浇注空心薄壁铸件不发生热裂;型芯尺寸精度高;有足够的强度，在造型、搬运和装炉时不变形、不破碎。
以高纯氧化镁和氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良，抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷。该陶瓷材料可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。
1.陈英春，周佳芬，路贵民，于建国，高纯镁砂及氧化镁陶瓷研究进展，《化工进展》。
2.吉亚明，蒋丹宇，冯涛等，透明陶瓷材料现状与发展.《无机材料学报》。
3.周佳芬，透光氧化镁陶瓷制备工艺及性能研究，华东理工大学。
编辑：昕玥