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 隨著我國電子工業(yè)的快速發(fā)展，對電子元件的燒結窯爐在工藝、材料、節(jié)能等方面的要求也越來越高。研究耐火材料在電子工業(yè)窯爐中的設計與應用方面的課題，對工業(yè)窯爐的節(jié)能、降低成本、延長使用壽命均有較大的現實意義，本文擬就電子工業(yè)窯爐中相關耐火材料應用中遇到的問題，同時對耐火材料生產實踐和認識，對其產生的原因進行剖析，來共同探討解決提高。

一、電子工業(yè)窯爐設計與耐火材料的選材問題

　　窯爐的質量與窯爐耐火材料的性能和合理使用關系密不可分�？v觀多年來電子材料行業(yè)使用耐火材料的情況分析，電子工業(yè)窯爐與耐火材料的質量相互依存、相互影響。

　　窯體材料特別是內襯材料不僅要長期承受高溫、荷重、溫度變化外，電子元件在燒成過程中，它的化合物、有機結合劑、無機改性劑等產生的揮發(fā)對內襯材料產生侵蝕；因此，電子元件燒成窯爐的內襯材料必須具有良好的耐氣體侵蝕能力。特別是氣氛爐，由于燒成過程中是在無氧條件下，對內襯耐火材料中的Fe2O3雜質被還原成FeO,并伴有一定的體積變化，引起內襯結構疏松；同時FeO與內襯材料中的SiO2等成分反應生成低熔物質，使襯體發(fā)生軟化變形，并向窯內傾斜，嚴重時造成塌窯。

　　目前高溫窯爐耐火材料主要材質有：高鋁、剛玉、剛玉結合莫來石、碳化硅、硅線石等。窯爐的主體由低、中、高不同溫區(qū)內襯材料和各類保溫材料組合而成，尤其是高溫區(qū)段為窯爐的主體核心部位。其設計的要求為耐火度高、致密性好、強度高等特點。目前一般均采用氧化鋁含量高的剛玉結合莫來石材質(剛玉成份大于莫來石成份)。

　　但由于該材料自身比重高，帶來膨脹系數大、熱穩(wěn)定性差等缺陷。近年來，隨著國外先進窯爐技術的大量引進，顯示高溫窯爐主體材料，其材質以莫來石為主要原料，其特點是：組織結構致密，開口氣孔小，比重較剛玉輕，熱膨脹系數小，高溫熱穩(wěn)定性好，抗腐蝕性強等優(yōu)點。

根據實驗顯示，燒結合成莫來石制品在使用過程中的抗侵蝕能力，明顯優(yōu)于剛玉莫來石制品，由于燒結合成莫石制品的密度與剛玉結合莫來石制品相差近10%，因此，同等體積，價格不變的情況下，材料成本降低近10%；其次，燒結莫來石制品的導熱性能低于剛玉結合莫來石制品，有明顯的節(jié)能效果；D三，燒結莫來石制品的顯氣孔率明顯低于剛玉結合莫來石制品，特別是應用于氮氣氣氛的窯中，明顯降低了燒結物在高溫下釋放的有害物質對爐壁耐火材料的侵蝕作用，從而延長了窯爐的使用壽命，間接地降低了能耗。

　　目前我國的合成莫來石原料和加工工藝已達到一定水平，能夠滿足以上制品指標的需求。

　　二、耐火材料和窯具的開發(fā)與應用

　　耐火窯具多數為鋁硅酸鹽材料，也就是說它們主要由Al2O3、SiO2組成，在高溫條件下SiO2與磁性材料中Fe2O3發(fā)生反應，在磁件表面形成了硅酸鐵雜質“暈斑”，不僅降低了磁性材料的成品率，而且在窯具表面也會生成低熔物，使窯具的使用壽命大大降低。發(fā)達國家在電子工業(yè)窯爐設計與生產時，均花大量精力對耐火材料進行研究、開發(fā)與檢測。德國FCT公司、日本大阪窯業(yè)（YOTAI）有限公司、韓國永進陶瓷制造股份公司等采用高純原料、精細工藝裝備生產，而且對不同行業(yè)窯爐的使用特點開發(fā)出相應的窯具產品，特別對在軟磁材料工業(yè)窯爐使用的窯具進行相應開發(fā)，如：高檔錳鋅鐵氧體采用的是鈣穩(wěn)定的氧化鋯承燒板；中檔鎳鋅鐵氧體采用的是剛玉-莫來石或三明治承燒板。既考慮到承燒板使用過程中的高溫強度、抗熱沖擊性及長期抗老化性，同時考慮到不污染磁性材料產品。

　　此外，對窯爐用耐火材料常常根據實際使用情況，研究出不同的檢測手段，補充行業(yè)標準中檢測標準的不足，如日本采用工業(yè)標準（JIS）制定的試驗方法進行外，模擬實際使用條件對耐火材料質量進行檢驗。又如德國的熱震測試是采用在200mmx200mmx2mm的樣品的下面靠邊用25個支柱支撐，上面在中心放上一定重量的物品，然后以循環(huán)五次不產生裂紋的zui高溫度作為衡量制品的抗熱震性。該指標較為客觀地反映了耐火材料在荷重情況下的實際熱震情況。

　　從國外進口的耐火材料，各項性能比較優(yōu)異，但是其價格往往是相當昂貴；因此，電子工業(yè)窯爐用耐火材料必須走國產化道路．自主創(chuàng)新，開發(fā)出適合國內電子工業(yè)窯爐用新型耐火材料，逐漸取代能耗高、壽命短、易老化的傳統耐火材料，同時需要制訂系列適合國內電子工業(yè)窯爐耐火材料行業(yè)標準，為電子工業(yè)窯爐的設計與應用提供相應的數據。

目前，我國電子工業(yè)窯爐用耐火材料需要解決的問題：

　�。�1）主要原料的性能與加工手段

　　國內耐火原料的生產廠家大多規(guī)模小，設備簡陋，缺乏全面質量控制手段，化學成分、物理性能、礦物組成、粒度分布、加工處理的雜質存在，尤其微量元素控制等,不能滿足高質量窯具的生產要求。

　�。�2）加快新產品研發(fā),滿足市場要求

　　國內大部分窯具生產廠家對新產品開發(fā)能力低，缺少專業(yè)技術人才，或沒有開發(fā)手段，對窯具的生產使用過程、損壞情況缺乏系統的了解，窯爐內部熱應力分布的相關理論數鋸不足,多憑經驗而定,因此無法盡快解決窯具生產與使用中出現的實際問題。在短時間內不能開發(fā)出窯爐適用的新材料。

　�。�3）需要全面提高檢測手段

　　目前國內一般采用常規(guī)檢測，如體積密度、氣孔率、膨脹系數、抗折強度、荷重軟化點等性能，已無法反映出窯具的真正質量和使用效果。我們發(fā)現國產窯具的上述指標都很好，甚至超過同類進口產品，但使用效果卻差別很大。對窯具使用壽命影響較大的微觀結構性能（氣孔結構、孔徑分布、顆粒尺寸分布等）和力學性能（彈性模量、斷裂能）等在國內卻很少測試。

　　綜上所述，對提高電子工業(yè)窯爐的耐火材料應設立相應的檢測項目和內容，采用的標準必須根據實際使用情況加以更新。建立高檔窯具、窯磚的系統性研發(fā)機構，試制、生產基地，為不斷提高我國電子工業(yè)行業(yè)專用耐火材料、窯具質量創(chuàng)造必不可少的條件。