高性能氧化镁功能陶瓷生产技术
一、项目简介
本项目是一种高致密、大长径比氧化镁(一端封闭)陶瓷管(坩锅)的生产技术。
氧化镁陶瓷理论熔点高达2800℃，在氧化气氛或氮气保护下可稳定工作到2400℃，而且抗碱性金属熔渣能力极强，具有优异的热化学性质和抵抗金属的稳定性，特别适用于一些高温、有碱性腐蚀物质存在的氧化铝等陶瓷材料难以满足条件的苛刻场合，如冶炼有色金属和贵重金属，也可用于熔炼高纯度的放射性金属铀、钍合金、铁及其合金。目前市场上的氧化镁陶瓷制品多为热电偶保护管、高温绝缘材料等，且氧化镁管和坩埚尺寸一般较小(高度<100mm，长径比<2)，存在致密度低、烧结助剂含量高等缺点，使得高性能氧化镁功能陶瓷材料的应用受到限制。
中国科学院固体物理研究所是中国科学院知识创新工程重要支撑单位之一，是中国科学院材料科学领域基地型研究所，在高性能氧化镁功能陶瓷材料研究领域拥有深厚的科研积淀，已成功研制出高性能氧化镁陶瓷管的生产技术。本项目技术具有以下优点：
1、可生产大尺寸、大长径比、一端封闭管状坩埚；其制品主要有以下几种尺寸：F63′290mm、F55′290mm、F51′260mm、F41′250mm、F20′250mm，壁厚约为3~5mm。可制备尺寸范围宽，直径、长度从几十毫米到几百毫米均可制备，其最大尺寸主要受成型与烧结设备大小制约。
2、耐高温、耐腐蚀性好，使用温度为1600~1800℃；
3、致密度高，相对密度达0.93；
4、纯度高，MgO含量>96%，可以有效避免高温下污染所承载样品；
5、使用工业镁砂为原材料，成本低、供应方便。
本项目技术内容主要包括粉体制备、成型及烧结方法等内容，该成型技术为一次成型，基本无需后续加工，且成型产品尺寸、形状精确，可成型一端封闭、大长径比、薄壁管状坩埚制品。而且，本项目技术可拓展性强，并不局限于生产氧化镁陶瓷。同时，该烧结技术添加少量添加剂即可有效促进氧化镁陶瓷的烧结性能，有助于减小添加相在使用过程中对所承载样品污染的可能性。该成型及氧化镁坩埚烧结技术相关专利正在申请中。
采用本项目技术生产的高性能氧化镁功能陶瓷管已在本实验室成功应用于β-Al2O3生产，其独特的耐高温、耐腐蚀性能，可在高温下起到承载样品与气氛保护的作用，其作用是目前常用的氧化铝坩埚所不能达到的。在现有技术条件基础之上，经过进一步开发、中试，可获得成熟的规模生产工艺路线。
二、市场需求预测及效益分析
本项目技术产品为高纯、高致密氧化镁耐高温耐腐蚀陶瓷，其理论使用温度高达2200℃，可在1600℃~1800℃高温长期使用。其高温稳定性及耐腐蚀性能均优于氧化铝陶瓷，其目标应用范围包括：
1、钢铁、玻璃等冶炼行业中腐蚀性条件下的坩埚或者其他耐火材料。炼钢行业的操作条件很苛刻：使用温度在1500~1700℃，还有熔融金属、矿渣、铁氧化物、粉尘及气体等的腐蚀。玻璃行业与炼钢行业的条件相当：使用温度在1100~1700℃。
2、冶炼金属、合金，如镍合金、放射性金属铀、钍合金、铁及其合金等的坩埚。
3、压电、超导材料等，无污染、耐铅腐蚀等。
4、陶瓷烧结载体。特别是β-Al2O3等高温下有腐蚀性、挥发性物质的陶瓷产品的烧结保护。
目前市场上的氧化镁陶瓷制品多为热电偶保护管、高温绝缘材料等，且氧化镁管和坩埚尺寸一般较小(高度<100mm，长径比<2)，或者致密度低（2.2~2.7g/cm3）、烧结助剂含量高等缺点，该类产品与本产品用途不同，不存在相互竞争。相比常用的氧化铝陶瓷，本项目技术产品耐高温、耐腐蚀性能更优，可以用于一些氧化铝坩埚不能满足的苛刻条件场合，亦可替代氧化铝陶瓷，因此市场前景广阔。
本项目产品附加值高，利润率高，经济效益可观。计划通过市场融资进一步研究产品的批量生产技术，特别是开拓产品的用途，在潜在的应用领域对坩埚的实际使用性能进行评测。
三、项目团队介绍
本项目团队人员力量充足，研发所需设备条件齐全，目前正致力于进一步提高氧化镁陶瓷坩埚性能的研究开发工作，还包括氧化铝陶瓷及YAG透明陶瓷等科研项目。在陶瓷材料合成、成型、制备等方面已积累了丰富的知识、技术基础。
四、合作模式
技术转让，合作开发等。
